<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.3" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="en">Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea</journal-title>
        <trans-title-group xml:lang="ru">
          <trans-title>Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря</trans-title>
        </trans-title-group>
      </journal-title-group>
      <issn publication-format="print">2413-5577</issn>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">20230204</article-id>
      <article-id pub-id-type="edn">UHOSMC</article-id>
      
      <article-categories>
        <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
          <subject>Научная статья</subject>
        </subj-group>
        <subj-group subj-group-type="article-type">
          <subject>Research Article</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>

      <title-group>
        <article-title xml:lang="ru">Вариационная идентификация начального поля концентрации хлорофилла <italic>а</italic> в модели переноса по данным дистанционного зондирования</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="en">
          <trans-title>Variational Identification of the Initial Field of Chlorophyll <italic>A</italic> Concentration in the Transport Model according to Remote Sensing Data</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>

      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="en">
              <surname>Kochergin</surname>
              <given-names>V. S.</given-names>
            </name>
            <name xml:lang="ru">
              <surname>Кочергин</surname>
              <given-names>В. С.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>vskocher@gmail.com</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="en">
              <surname>Kochergin</surname>
              <given-names>S. V.</given-names>
            </name>
            <name xml:lang="ru">
              <surname>Кочергин</surname>
              <given-names>С. В.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>svkocher@mail.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
      </contrib-group>

      <aff-alternatives id="aff1">
        <aff xml:lang="en">
          <institution>Marine Hydrophysical Institute of RAS</institution>
          <addr-line>Sevastopol</addr-line>
          <country>Russia</country>
        </aff>
        <aff xml:lang="ru">
          <institution>Морской гидрофизический институт РАН</institution>
          <addr-line>Севастополь</addr-line>
          <country>Россия</country>
        </aff>
      </aff-alternatives>

      <pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2023-06-26" publication-format="electronic">
        <day>26</day>
        <month>06</month>
        <year>2023</year>
      </pub-date>
      <issue>2</issue>
      <fpage>61</fpage>
      <lpage>70</lpage>

      <history>
        <date date-type="received" iso-8601-date="2023-01-19">
          <day>19</day>
          <month>01</month>
          <year>2023</year>
        </date>
        <date date-type="rev-recd" iso-8601-date="2023-03-16">
          <day>16</day>
          <month>03</month>
          <year>2023</year>
        </date>
        <date date-type="accepted" iso-8601-date="2023-05-03">
          <day>03</day>
          <month>05</month>
          <year>2023</year>
        </date>
      </history>

      <permissions>
        <copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2023, Kochergin V.S., Kochergin S.V.</copyright-statement>
        <copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2023, Кочергин В.С., Кочергин С.В.</copyright-statement>
        <copyright-year>2023</copyright-year>
        <copyright-holder xml:lang="en">Kochergin V.S., Kochergin S.V.</copyright-holder>
        <copyright-holder xml:lang="ru">Кочергин В.С., Кочергин С.В.</copyright-holder>
        <ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/>
        <license>
          <ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/</ali:license_ref>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:href="https://ecological-safety.ru/repository/issues/2023/02/04/" xlink:title="Страница статьи">https://ecological-safety.ru/repository/issues/2023/02/04/</self-uri>

      <abstract xml:lang="ru">
        <p>Целью работы является построение полей хлорофилла <italic>а</italic> путем вариационной ассимиляции доступной спутниковой информации за несколько суток в модели переноса. Такая информация является наиболее оперативной, но чаще всего имеет в своей структуре пропуски, иногда существенные, вследствие рассеивающего эффекта облачности, бликов и т. д. Поэтому получение достоверных полей с учетом имеющейся информации для акватории Черного моря является важной и актуальной задачей. При численной реализации модели переноса и вариационного метода ассимиляции данных измерений использовались результаты расчетов по динамической модели МГИ для Черного моря. При численной реализации вариационного алгоритма ассимиляции применяются итерационные градиентные методы, а решение сопряженной задачи используется для построения градиента функционала качества в пространстве параметров. В результате проведенных расчетов получено поле концентрации хлорофилла <italic>а</italic>, согласованное с данными измерений, почти для всей акватории Черного моря. В работе реализован вариационный алгоритм усвоения спутниковой информации, который позволил получить поле концентрации хлорофилла <italic>а</italic> для акватории Черного моря с учетом неполного покрытия данными наблюдений. Процедура может быть использована для определения полей концентрации различных взвешенных веществ в море по данным, распределенным по времени и пространству.</p>
      </abstract>
      
      <trans-abstract xml:lang="en">
        <p>The work aims at construction of chlorophyll <italic>a</italic> fields through variational assimilation of available satellite information for a few days in a transfer model. Such information is the most real-time, but most often it has omissions (sometimes significant) in its structure due to the scattering effect of clouds, glares, etc. Therefore, obtaining reliable fields taking into account the available information for the Black Sea is an important and urgent task. In the numerical implementation of the transfer model and variational method of measurement data assimilation, the results of calculations based on the MHI dynamic model for the Black Sea were used. In the numerical implementation of the variational assimilation algorithm, iterative gradient methods are used, and the solution of the adjoint problem is used to construct the gradient of the cost function in the parameter space. As a result of the calculations, a field of chlorophyll <italic>a</italic> concentration was obtained for almost the entire Black Sea area consistent with the measurement data. The paper implements a variational algorithm for the satellite information assimilation, which made it possible to obtain a chlorophyll <italic>a</italic> concentration field for the Black Sea area, taking into account incomplete coverage with observational data. The procedure can be used to determine concentration fields of various suspended substances in the sea based on data distributed over time and space.</p>
      </trans-abstract>

      <kwd-group xml:lang="ru">
        <kwd>концентрация хлорофилла <italic>а</italic></kwd>
        <kwd>вариационный алгоритм</kwd>
        <kwd>сопряженная задача</kwd>
        <kwd>ассимиляция данных измерений</kwd>
        <kwd>Черное море</kwd>
        <kwd>пространственно-временная интерполяция</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <kwd>chlorophyll <italic>a</italic> concentration</kwd>
        <kwd>variational algorithm</kwd>
        <kwd>adjoint problem</kwd>
        <kwd>measurement data assimilation</kwd>
        <kwd>Black Sea</kwd>
        <kwd>space-time interpolation</kwd>
      </kwd-group>

      <funding-group>
        <funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена в рамках государственного задания по теме FNNN-2021-0005 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» (шифр «Прибрежные исследования»).</funding-statement>
        <funding-statement xml:lang="en">The work was carried out under state assignment on topic FNNN-2021-0005 "Complex interdisciplinary studies of oceanologic processes which determine functioning and evolution of ecosystems in the coastal zones of the Black Sea and the Sea of Azov" (code "Coastal research").</funding-statement>
      </funding-group>
    </article-meta>
  </front>

  <body>
    <p>Текст статьи не включен.</p>
  </body>

  <back>
    <ref-list>
      <title>Список литературы</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Демышев</surname><given-names>С. Г.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Численная модель оперативного прогноза течений в Черном море</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2012</year>
          <volume>48</volume>
          <issue>1</issue>
          <fpage>137</fpage>
          <lpage>149</lpage>
          <pub-id pub-id-type="other">OOWHLL</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <element-citation publication-type="book">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Marchuk</surname><given-names>G. I.</given-names></name>
            <name><surname>Penenko</surname><given-names>V. V.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Application of optimization methods to the problem of mathematical simulation of atmospheric processes and environment</article-title>
          <source>Modelling and Optimization of Complex Systems</source>
          <year>1979</year>
          <fpage>240</fpage>
          <lpage>252</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BFb0004167</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Семенов</surname><given-names>Е. В.</given-names></name>
            <name><surname>Мортиков</surname><given-names>Е. В.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Задачи оперативного усвоения данных для окраинных морей</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2012</year>
          <volume>48</volume>
          <issue>1</issue>
          <fpage>86</fpage>
          <lpage>99</lpage>
          <pub-id pub-id-type="other">OOWHKH</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Залесный</surname><given-names>В. Б.</given-names></name>
            <name><surname>Гусев</surname><given-names>А. В.</given-names></name>
            <name><surname>Володин</surname><given-names>Е. М.</given-names></name>
            <name><surname>Дианский</surname><given-names>Н. А.</given-names></name>
            <etal/>
          </person-group>
          <article-title>Задачи численного моделирования гидродинамики океана с вариационной ассимиляцией данных наблюдений</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2016</year>
          <volume>52</volume>
          <issue>4</issue>
          <fpage>488</fpage>
          <lpage>500</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.7868/S0002351516040131</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="other">WHWCJR</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Shutyaev</surname><given-names>V. P.</given-names></name>
            <name><surname>Le Dimet</surname><given-names>F.-X.</given-names></name>
            <name><surname>Parmuzin</surname><given-names>E.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Sensitivity analysis with respect to observations in variational data assimilation for parameter estimation</article-title>
          <source>Nonlinear Processes in Geophysics</source>
          <year>2018</year>
          <volume>25</volume>
          <issue>2</issue>
          <fpage>429</fpage>
          <lpage>439</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.5194/npg-25-429-2018</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Кочергин</surname><given-names>В. С.</given-names></name>
            <name><surname>Кочергин</surname><given-names>С. В.</given-names></name>
            <name><surname>Станичный</surname><given-names>С. В.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Вариационная ассимиляция спутниковых данных поверхностной концентрации взвешенного вещества в Азовском море</article-title>
          <source>Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса</source>
          <year>2020</year>
          <volume>17</volume>
          <issue>2</issue>
          <fpage>40</fpage>
          <lpage>48</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.21046/2070-7401-2020-17-2-40-48</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="other">GADTAK</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Демышев</surname><given-names>С. Г.</given-names></name>
            <name><surname>Евстигнеев</surname><given-names>В. П.</given-names></name>
            <name><surname>Шапиро</surname><given-names>Н. Б.</given-names></name>
            <name><surname>Рябцев</surname><given-names>Ю. Н.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Определение местоположения начального поля концентрации возможного источника загрязнения в акватории Черного моря у Гераклейского полуострова на основе метода сопряженных уравнений</article-title>
          <source>Морской гидрофизический журнал</source>
          <year>2020</year>
          <volume>36</volume>
          <issue>2</issue>
          <fpage>226</fpage>
          <lpage>237</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.22449/0233-7584-2020-2-226-237</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Шутяев</surname><given-names>В. П.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Методы усвоения данных наблюдений в задачах физики атмосферы и океана</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2019</year>
          <volume>55</volume>
          <issue>1</issue>
          <fpage>17</fpage>
          <lpage>34</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.31857/S0002-351555117-34</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="other">QTAWJS</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Harten</surname><given-names>A.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>On a class of high resolution total-variation-stable finite-difference schemes</article-title>
          <source>SIAM Journal on Numerical Analysis</source>
          <year>1984</year>
          <volume>21</volume>
          <issue>1</issue>
          <fpage>1</fpage>
          <lpage>23</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0721001</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Демышев</surname><given-names>С. Г.</given-names></name>
            <name><surname>Дымова</surname><given-names>О. А.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Численный анализ мезомасштабных особенностей циркуляции в прибрежной зоне Черного моря</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2013</year>
          <volume>49</volume>
          <issue>6</issue>
          <fpage>655</fpage>
          <lpage>663</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.7868/S0002351513060035</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="other">RFWNFH</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <element-citation publication-type="conf-proc">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Kallos</surname><given-names>G.</given-names></name>
            <name><surname>Nickovic</surname><given-names>S.</given-names></name>
            <name><surname>Papadopoulos</surname><given-names>A.</given-names></name>
            <name><surname>Jovic</surname><given-names>D.</given-names></name>
            <etal/>
          </person-group>
          <article-title>The regional weather forecasting system SKIRON: An overview</article-title>
          <source>Proceedings of the symposium on regional weather prediction on parallel computer environments</source>
          <year>1997</year>
          <volume>15</volume>
          <fpage>109</fpage>
          <lpage>123</lpage>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Arakawa</surname><given-names>A.</given-names></name>
            <name><surname>Lamb</surname><given-names>V. R.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>A potential enstrophy and energy conserving scheme for the shallow water equations</article-title>
          <source>Monthly Weather Review</source>
          <year>1981</year>
          <volume>109</volume>
          <issue>1</issue>
          <fpage>18</fpage>
          <lpage>36</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1175/1520-0493(1981)109&lt;0018:APEAEC&gt;2.0.CO;2</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Демышев</surname><given-names>С. Г.</given-names></name>
            <name><surname>Коротаев</surname><given-names>Г. К.</given-names></name>
            <name><surname>Ломакин</surname><given-names>П. Д.</given-names></name>
            <name><surname>Чепьяженко</surname><given-names>А. И.</given-names></name>
          </person-group>
          <article-title>Эволюция поля концентрации цезия-137 в Черном море после прохождения чернобыльского облака</article-title>
          <source>Метеорология и гидрология</source>
          <year>2001</year>
          <issue>10</issue>
          <fpage>49</fpage>
          <lpage>61</lpage>
        </element-citation>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <element-citation publication-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name><surname>Коротаев</surname><given-names>Г. К.</given-names></name>
            <name><surname>Кубряков</surname><given-names>А. А.</given-names></name>
            <name><surname>Ратнер</surname><given-names>Ю. Б.</given-names></name>
            <name><surname>Холод</surname><given-names>А. Л.</given-names></name>
            <etal/>
          </person-group>
          <article-title>Оперативная система диагноза и прогноза гидрофизических характеристик Черного моря</article-title>
          <source>Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана</source>
          <year>2016</year>
          <volume>52</volume>
          <issue>5</issue>
          <fpage>609</fpage>
          <lpage>617</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.7868/S0002351516050072</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="other">WORWIV</pub-id>
        </element-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
