Measuring methane flux from the soil by inverse modelling using adjoint equations

Abstract

Рассмотрена обратная задача идентификации граничного режима двумерного параболического уравнения диффузии-конвекции, а именно определения удельного потока метана из почвы по измерениям его концентрации в приземном слое атмосферы. Актуальность такой постановки связана с отсутствием сравнительно дешёвых и качественных методов для репрезентативной оценки удельного потока метана из его источников, характеризующихся существенной пространственной и временной неоднородностью эмиссии. В качестве такого источника были выбраны разные по своим характеристикам полигоны захоронения твёрдых бытовых отходов. Предлагаемый метод на основе сопряжённых уравнений является развитием уже существовавшего с обобщением для более близкой к реальным условиям нестационарной задачи с переменным по времени верхним граничным условием. Применение сопряжённых уравнений позволяет избежать необходимости решать вариационную задачу и вычислить значение удельного потока, решая прямую сопряжённую к исходной задачу. Полученные с помощью такого метода удельные потоки сравниваются с вычисленными с помощью альтернативного алгоритма – обратного лагранжева моделирования, надёжность и точность которого хорошо изучены. Результаты сравнения величин удельных потоков говорят о том, что предлагаемый в данной работе метод даёт реалистичные результаты и сравнительно надёжен в неидеальных для применения условиях.