Geo-environment as an open nonlinear dissipative dynamic system - identification problems, control capabilities, evolution forecast

Authors

  • V.N. Shuman Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i5.2011.116849

Abstract

Review is dedicated to discussing some problems and methods of studies of modern theory of nonlinear dynamic systems, urgent from the viewpoint of geophysical applications. Attention is focused on informational behavior of physical systems (including geosystems), possibilities of their diagnostics and forecast of evolution, use of fractal models. New lately developed approaches to analysis of temporal sequences of different physical nature, produced by dynamic systems have been considered. Role and importance is accentuated on geophysical monitoring oriented towards revealing general structural organization of physical processes, which occur within seismic-acoustic-electromagnetic generating geomedium, on reconstruction and identification of dynamic systems (geomedia). The phenomenon of "stochastic resonance" and its possible role in processes of self-organization and development of geosystems is discussed. The problem of control of the processes in geomedium is formulated in abbreviated statement and difficulties in realization of this idea are noticed due to the changes of parameters and condition of geomedium and with possibility of realization of controlling action during relatively short temporal intervals as well as with limitation of possible sources of influence.

References

Анищенко В.С., Нейман А.Б., Мосс Ф., Шимановский-Гайер Л. Стохастический резонанс как индуцированный шумом эффект увеличения степени порядка // Успехи физ. наук. - 1999. - 169, № 1. - С. 7-37.

Безручко Б.П., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Смирнов Д.А., Тасс П.А. Моделирование и диагностика взаимодействия нелинейных колебательных систем по хаотическим временным рядам // Успехи физ. наук. - 2008. - 178, № 3. - С. 323-329.

Богданов Ю.А., Коболев В.П., Шуман В.Н. Вариации сейсмоэлектромагнитного фона Земли и сейсмическая активность // Геофиз. журн. - 2009а. - 31, № 3. - С. 95-106.

Богданов Ю.А., Павлович В.Н., Шуман В.Н. Спонтанная электромагнитная эмиссия литосферы: состояние проблемы и математические модели // Геофиз. журн. - 2009 б. - 31, № 4. - С. 20-33.

Болотовский Б.М., Серов А.Б. Особенности поля переходного излучения // Успехи физ. наук. -2009. - 179, № 5. - С. 517-524.

Васильев А.Н., Романовский Ю.М., Яхно В. Г. Автоволновые процессы в распределенных кинетических системах // Успехи физ. наук. - 1979. - 128, вып. 4. - С. 625-666.

Гарькавый Н.Н., Левицкий Л.С., Гайдакова Т.А., Трапезников Ю.А., Фридман А.М. О выявлении трех компонент в сейсмической активности Земли//Физика Земли. - 1994. - № 10. - С. 23-32.

Геншафт Ю.С. Земля - открытая система: геологические и геофизические следствия // Физика Земли. - 2009. - № 8. - С. 4-12.

Гинзбург В.Л., Цытович В.Н. Переходное излучение и переходное рассеяние (некоторые вопросы теории). - Москва: Наука, 1984. - 360 с.

Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Гершензон Н.И., Пилипенко В.А. Электромагнитные эффекты при разрушении земной коры // Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1985. - № 1. - С. 72-87.

Гульельми А.В. Ультранизкочастотные волны в коре и в магнитосфере Земли // Успехи физ. наук. - 2007. - 177, № 12. - С. 1257-1276.

Гуфельд И.Л. Сейсмический процесс. Физико-химические аспекты. - Королев. М.О.: ЦНИИМам, 2007. - 160 с.

Давыдов В.А., Зыков В. С., Михайлов А. С. Кинематика автоволновых структур в возбудимых средах // Успехи физ. наук. - 1991. - 161, № 8. - С. 45-86.

Даниленко В. А. К теории движения блочноиерархических геофизических сред // Докл. АН Украины. - 1992. - № 2. - С. 87-90.

Дмитриевский А.Н., Володин И.А. Формирование и динамика энергоактивных зон в геологической среде // Докл. РАН. - 2006. - 411, № 3. - С. 395-399.

Зилитинкевич С. С. Самоорганизация и нелокальная природа геофизической турбулентности и планетарных пограничных слоев // Геофиз. журн. - 2010. - 32, № 6. - С. 169- 174.

Зосимов В. В., Лямшев Л.М. Фракталы в волновых процессах // Успехи физ. наук. - 1995. - 165, № 4. - С. 362-401.

Изаков М. Н. Самоорганизация и информация на планетах и в экосистемах // Успехи физ. наук. - 1997. - 167, № 10. - С. 1087-1094.

Кадомцев Б.Б. Динамика и информация // Успехи физ. наук. - 1994. - 164, № 5. - С. 449- 530.

Климонтович Ю.Л. Введение в физику открытых систем. - Москва: Янус, 2002. - 240 с.

Климонтович Ю.Л. Что такое стохастическая фильтрация и стохастический резонанс ? // Успехи физ. наук. - 1999 а. - 169, № 1. - С. 39-47.

Климонтович Ю.Л. Энтропия и информация открытых систем // Успехи физ. наук. - 19996. - 169, № 4. - С. 443-452.

Кравцов Ю. А. Случайность, детерминированность, предсказуемость // Успехи физ. наук. - 1989. - 158, № 1. - С. 93-121.

Лоскутов А.Ю. Очарование хаоса // Успехи физ. наук. - 2010. - 180, № 12. - С. 1305-1329.

Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга / Отв. ред. Г.А. Соболев. - Москва: Изд. Ин-та физики Земли РАН, 2007. - 228 с.

Мартынов Г.А. Неравновесная статистическая механика, уравнения переноса и второе начало термодинамики // Успехи физ. наук. - 1996. - 166, № 10. - С. 1105-1133.

Мухамедов В.А. О фрактальных свойствах высокочастотного сейсмического шума и механизмах его генерации // Физика Земли. - 1992. - № 3. - С. 39-49.

Национальный отчет Международной ассоциации сейсмологии и физики недр Земли Международного геодезического союза 2003-2006 к XXIV Генеральной ассамблее МГГС. - Москва: РАН, Нац. геофиз. комитет, 2007. - http: //ngc.gcras.ru/

Николаев А. В. Развитие методов нелинейной геофизики // Электронный научно-информ. журн. "Вестник ОГГГГ РАН”. - 2002. - № 1 (20).

Руденко О.В. Гигантские нелинейности структурно-неоднородных сред и основы методов нелинейной акустической диагностики // Успехи физ. наук. - 2006. - 176, № 1. - С. 77- 95.

Садовский М.А. Геофизика и физика взрыва. Избр. тр. / Отв. ред. В. В. Адушкин. - Москва: Наука, 2004. - 440 с.

Спивак А.А., Кишкина С.Б. Исследование микросейсмического фона с целью определения активных тектонических структур и геодинамических характеристик среды // Физика Земли. - 2004. - № 7. - С. 35-49.

Стаховский И.Р. Самоподобная сейсмогенерирующая структура земной коры: обзор проблемы и математическая модель // Физика Земли. - 2007. - № 12. - С. 35-47.

Сурков В. В. Электромагнитные эффекты при землетрясениях и взрывах. - Москва: Изд. Моск. инж.-физ. ин-та, 2000. - 238 с.

Фрадков А.Л. О применении кибернетических методов в физике // Успехи физ. наук. - 2005. - 175, № 2. - С. 113-138.

Фридман А.М., Поляченко Е.В, Насырканов Н.Р. О некоторых корреляциях в сейсмодинамике и двух компонентах сейсмической активности Земли // Успехи физ. наук. - 2010. - 180, № 3. - С. 303-312.

Цифра И.М., Шуман В.Н. Параболические системы типа "реакция-диффузия” при моделировании процессов генерации и распространения электромагнитной эмиссии литосферы и методы их анализа // Геофиз. журн. - 2010. - 32, № 5. - С. 51-60.

Шуман В.Н. Геосреда и сейсмический процесс: проблемы управления // Геофиз. журн. - 2011. - 33, № 2. - С. 16-27.

Шуман В.Н. Концепция динамически неустойчивой геосреды и сейсмоэлектроматнитный шум литосферы // Геофиз. журн. - 2010. - 32, № 6. - С. 101-118.

Шуман В.Н. Электромагнитные сигналы литосферного происхождения в современных наземных и дистанционных зондирующих системах // Геофиз. журн. - 2007. - 29, № 2. - С. 3-16.

Bak P., Tang C. Earthquakes as self-organized criticality // J. Geophys. Res. - 1989. - 94, № 15. - P. 635-637.

Ott E., Grebogi C., Yorke J.A. Controlling chaos // Phys. Rev. - 1990. - 64. - P. 1196-1208.

Packard N.H., Crutchfield J.P., Farmer J.D., Shaw R.S. Geometry from a Time Series // Phys. Rev. Lett. - 1980. - 45, № 9. - P. 712-716.

Published

2011-10-01

How to Cite

Shuman, V. (2011). Geo-environment as an open nonlinear dissipative dynamic system - identification problems, control capabilities, evolution forecast. Geofizicheskiy Zhurnal, 33(5), 35–50. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i5.2011.116849

Issue

Section

Articles

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>