Monitoreo electromagnético transitorio de permafrost: modelado matemático basado en la transformada integral de Sumudu y redes neuronales artificiales
Autores: Glinskikh, Viacheslav; Nechaev, Oleg; Mikhaylov, Igor; Nikitenko, Marina; Danilovskiy, Kirill
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
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CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Debido al continuo calentamiento global en la Tierra, la degradación del permafrost ha estado ocurriendo de manera extensiva, lo que representa una amenaza sustancial para las instalaciones civiles e industriales y los elementos de infraestructura, así como para la utilización de recursos naturales en las regiones árticas y de altas latitudes. Con el fin de prevenir las consecuencias negativas del deshielo del permafrost bajo los cimientos de las construcciones, se han propuesto y aplicado diversas técnicas geofísicas para monitorear el permafrost hasta ahora: temperatura, eléctricas, sísmicas y muchas otras. Proponemos un sistema de exploración de perforación cruzada para una alta localización de objetos objetivo en la criolitozona. Se ha desarrollado un novedoso aparato matemático para modelar tridimensionalmente señales electromagnéticas transitorias mediante el método de elementos finitos vectoriales. La combinación original de este último, la transformada integral de Sumudu y las redes neuronales artificiales hace posible examinar objetos espacialmente heterogéneos de la criolitozona con un alto contraste de parámetros geoeléctricos, reduciendo significativamente los costos computacionales. Consideramos los resultados de la simulación numérica del monitoreo electromagnético transitorio de instalaciones industriales ubicadas en permafrost. Se ha demostrado que la formación de un talik se manifiesta significativamente en las respuestas electromagnéticas medidas, lo que permite la prevención oportuna de desastres industriales y catástrofes ambientales.
Descripción
Debido al continuo calentamiento global en la Tierra, la degradación del permafrost ha estado ocurriendo de manera extensiva, lo que representa una amenaza sustancial para las instalaciones civiles e industriales y los elementos de infraestructura, así como para la utilización de recursos naturales en las regiones árticas y de altas latitudes. Con el fin de prevenir las consecuencias negativas del deshielo del permafrost bajo los cimientos de las construcciones, se han propuesto y aplicado diversas técnicas geofísicas para monitorear el permafrost hasta ahora: temperatura, eléctricas, sísmicas y muchas otras. Proponemos un sistema de exploración de perforación cruzada para una alta localización de objetos objetivo en la criolitozona. Se ha desarrollado un novedoso aparato matemático para modelar tridimensionalmente señales electromagnéticas transitorias mediante el método de elementos finitos vectoriales. La combinación original de este último, la transformada integral de Sumudu y las redes neuronales artificiales hace posible examinar objetos espacialmente heterogéneos de la criolitozona con un alto contraste de parámetros geoeléctricos, reduciendo significativamente los costos computacionales. Consideramos los resultados de la simulación numérica del monitoreo electromagnético transitorio de instalaciones industriales ubicadas en permafrost. Se ha demostrado que la formación de un talik se manifiesta significativamente en las respuestas electromagnéticas medidas, lo que permite la prevención oportuna de desastres industriales y catástrofes ambientales.