The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования, разработки и проектирования являются процессы распространения загрязняющих веществ в городской среде, включая анализ воздействия метеорологических условий, химических реакций в нижних слоях атмосферы и эффективности различных защитных барьеров на качество воздуха в жилых районах.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу, әзірлеу және жобалау объектісі – қалалық ортада ластаушы заттардың таралу процестері, соның ішінде метеорологиялық жағдайлардың әсерін, атмосфераның төменгі қабаттарындағы химиялық реакцияларды және түрлі қорғаныс тосқауылдарының тұрғын аудандардағы ауа сапасына тиімділігін талдау.

Aim of work (in Russian) : Целью данного проекта является разработка и исследование эффективных вычислительных параллельных алгоритмов для моделирования распространения различных примесей с целью прогнозирования экологической обстановки в жилых районах, пригодных для достаточно широкого спектра высокопроизводительных архитектур.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл жобаның мақсаты жоғары өнімді архитектуралардың жеткілікті кең ауқымы үшін қолайлы тұрғын аудандардағы экологиялық жағдайды болжау үшін әртүрлі қоспалардың таралуын модельдеудің тиімді есептеу параллельді алгоритмдерін әзірлеу және зерттеу болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования заключаются в построении математической модели, учитывающей основные законы гидро- и аэродинамики, с использованием осредненных уравнений Навье-Стокса и уравнений для концентрации загрязняющих веществ. Для учета химических реакций применяется кинетика в сочетании с динамикой примесей. Численные алгоритмы разрабатываются на основе технологий MPI, OpenMP и их гибридов, а для дискретизации используется метод контрольного объема с адаптивным сгущением сетки. Проверка моделей осуществляется путем сопоставления с экспериментальными и численными данными других авторов. Модель адаптируется для конкретного участка города, учитывая реальные метеоусловия и различные источники загрязнения, а также оптимизацию использования процессоров через декомпозицию расчетной области.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері гидро- және аэродинамика заңдарын ескеретін математикалық модель құрудан тұрады, мұнда Навье-Стокс теңдеулері мен ластаушы заттардың концентрациясы үшін теңдеулер қолданылады. Химиялық реакцияларды ескеру үшін химиялық кинетика қоспалардың таралу динамикасымен бірге қолданылады. Сандық алгоритмдер MPI, OpenMP және олардың гибридті технологиялары негізінде әзірленіп, дискреттеу үшін бақылау көлемі әдісі және адаптивті торды қоюландыру қолданылады. Модельдер басқа авторлардың эксперименттік және сандық деректерімен салыстыру арқылы тексеріледі. Модель нақты метеожағдайлар мен әртүрлі ластау көздерін ескере отырып, қаланың белгілі бір учаскесіне бейімделеді, сондай-ақ есептеу аймағын декомпозициялау арқылы процессорларды тиімді пайдалану үшін оңтайландырылады.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведено численное моделирование распространения загрязняющих веществ для прогноза экологической обстановки в жилых районах при изменяющихся метеорологических условиях. Выполнено моделирование воздействия и распространения различных загрязняющих веществ от транспортных средств в городской среде, а также дана оценка экологического состояния прилегающих жилых районов. Разработаны и реализованы параллельные вычислительные алгоритмы для численного моделирования распространения примесей, что позволяет прогнозировать экологическую обстановку в жилых районах при нестационарных метеорологических условиях с использованием высокопроизводительных вычислительных комплексов. Произведена оценка влияния температурной инверсии на распространение загрязняющих веществ с учётом различных химических реакций в нижних слоях атмосферы и влияния различных типов барьеров. Разработан метод комплексного анализа эффективности параллельных алгоритмов, оценивающий ускорение вычислений и пиковую производительность при решении задач распространения загрязняющих веществ с учётом химических реакций и использования барьеров в нижних слоях атмосферы.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Өзгермелі метеорологиялық жағдайларда тұрғын аймақтардағы экологиялық ахуалды болжау үшін ластаушы заттардың таралуын сандық модельдеу жүргізілді. Қалалық ортада көлік құралдарынан бөлінетін әртүрлі ластаушы заттардың таралуы мен олардың әсері модельденіп, жақын маңдағы тұрғын аудандардың экологиялық жағдайы бағаланды. Өзгермелі метеорологиялық жағдайларда тұрғын аймақтардағы экологиялық ахуалды болжауға арналған қоспалардың таралуын сандық модельдеу үшін жоғары өнімді есептеу кешендерін қолдануға арналған параллельді есептеу алгоритмдері жасалып, іске асырылды. Атмосфераның төменгі қабаттарындағы әртүрлі химиялық реакцияларды және әртүрлі тосқауылдарды ескере отырып, ластаушы заттардың таралуына температуралық инверсияның әсері бағаланды. Атмосфераның төменгі қабаттарындағы химиялық реакцияларды және тосқауылдарды ескере отырып, ластаушы заттардың таралуы мәселелерін параллельді орындау кезінде есептеулердің жеделдігі мен пиковые өнімділікті бағалауға арналған параллельді алгоритмдердің тиімділігін кешенді талдау әдісі жасалды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные и технико-экономические показатели включают эффективность вычислительных алгоритмов для быстрого и масштабируемого моделирования, точность прогнозов загрязнений с учётом метеорологических факторов, а также экологический и экономический эффект от оптимизации защитных барьеров для улучшения качества воздуха в жилых районах.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Негізгі конструктивтік және техникалық-экономикалық көрсеткіштерге жылдам және ауқымды модельдеуге арналған есептеу алгоритмдерінің тиімділігі, метеорологиялық факторларды ескере отырып, ластану болжамдарының дәлдігі, сондай-ақ тұрғын аудандарда ауа сапасын жақсарту үшін қорғаныс тосқауылдарын оңтайландырудың экологиялық және экономикалық әсері кіреді.

Level of implementation (in Russian) : Алгоритмы могут быть протестированы в контролируемых условиях, например, на данных одного или нескольких жилых районов с существующими измерениями, для оценки точности и производительности. Если алгоритмы доказали свою эффективность, их можно внедрить в промышленном масштабе для использования в городских аналитических системах. Это позволит оперативным службам и экологам проводить прогнозирование и мониторинг состояния воздуха в реальном времени. Также, на последнем этапе алгоритмы могут быть интегрированы в информационные системы для поддержки принятия решений в области экологии и управления качеством воздуха. Внедрение также может включать автоматическую адаптацию к изменениям в данных и интеграцию с городскими экологическими платформами

Level of implementation (in Kazakh) : Алгоритмдерді басқарылатын жағдайда, мысалы, бір немесе бірнеше тұрғын аудандардың қолда бар өлшем деректері бойынша, олардың дәлдігі мен өнімділігін бағалау үшін тексеруге болады. Егер алгоритмдер өз тиімділігін дәлелдесе, оларды қалалық аналитикалық жүйелерде пайдалану үшін өнеркәсіптік ауқымда енгізуге болады. Бұл жедел қызметтер мен экологтарға нақты уақыт режимінде ауа сапасын болжау және мониторинг жүргізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, соңғы кезеңде алгоритмдер экология және ауа сапасын басқару саласындағы шешімдерді қолдау үшін ақпараттық жүйелерге біріктірілуі мүмкін. Енгізу деректердегі өзгерістерге автоматты түрде бейімделуді және қалалық экологиялық платформалармен интеграцияны қамтуы мүмкін.

Efficiency (in Russian) : "Благодаря параллельным вычислительным алгоритмам, модель может обрабатывать большие объемы данных и учитывать мелкомасштабные процессы, такие как влияние погодных условий, топографии и источников выбросов. Это позволяет улучшить точность предсказаний по концентрации примесей в жилых районах. Более того, Параллельные алгоритмы значительно сокращают время моделирования, что делает возможным прогнозирование в реальном времени или ближе к нему, а также позволяет оперативно оценивать изменения экологической ситуации при различных сценариях. Оптимизация алгоритмов для параллельных вычислений позволяет более эффективно использовать доступные ресурсы, снижая затраты на вычисления и повышая энергоэффективность моделирования

Efficiency (in Kazakh) : Параллельді есептеу алгоритмдерінің арқасында модель үлкен көлемдегі деректерді өңдей алады және ауа райының жағдайы, топографиясы және шығарындылар көздері сияқты ұсақ масштабты процестерді ескере алады. Бұл тұрғын аудандардағы қоспалар концентрациясын болжау дәлдігін жақсартуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, параллельді алгоритмдер модельдеу уақытын айтарлықтай қысқартады, бұл нақты уақыт режимінде немесе оған жақын болжауды жүзеге асыруға және әртүрлі сценарийлер кезінде экологиялық жағдайдың өзгерістерін жедел бағалауға мүмкіндік береді. Параллельді есептеу алгоритмдерін оңтайландыру қолжетімді ресурстарды тиімді пайдалануға, есептеу шығындарын азайтуға және модельдеудің энергия тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді

Field of application (in Russian) : экологические организации, проектные организации, акиматы, научно-исследовательские институты.

Field of application (in Kazakh) : экологиялық ұйымдар, жобалау ұйымдары, әкімдіктер, ғылыми-зерттеу институттары.