Моделирование интегральных процессов в морских экосистемах
Integrated processes modeling in marine ecosystems
Integrated processes modeling in marine ecosystems
Дата
2007
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Рассмотрены различные модели интегральных (пространственно осреднённых) процессов в морских экосистемах. Разработана объектно-ориентированная модель (ООМ) планктонного сообщества пелагиали, дополненная гидрохимическим блоком, который учитывает аэробные и анаэробные циклы азота и серы. Гидродинамика среды описывается интегральной двухслойной моделью, учитывающей влияние атмосферы на развитие интегральных процессов. ООМ применена для оценки явления гипоксии на мелководье, а также динамики производства и потребления кислорода в различных гидрохимических условиях. Построена математическая модель многоуровневой системы «фитопланктон – зоопланктон – рыбы – рыбный промысел». Изучаются реакция подобных систем на периодические и импульсные возмущения и их эволюционная релаксация к стационарным состояниям. Предложена динамико-стохастическая модель (ДСМ) интегральных процессов в экосистеме северо-западного шельфа Чёрного моря (СЗШ ЧМ). Динамическая часть модели содержит семь переменных: концентрации фито и зоопланктона (двух видов), личинок рыб и рыб, нутриентов и детрита. С её помощью были имитированы средние многолетние сценарии внутригодовой изменчивости концентраций этих субстанций в море, а также возможные отклонения от этих сценариев, наблюдаемые для конкретного года. В стохастической части модели взаимная корреляция между моделируемыми процессами использована для нахождения коэффициентов уравнений и для ассимиляции имитированных данных наблюдений. Делается вывод о перспективности интегрального описания процессов в морских экосистемах, основанного на объектно-ориентированном и динамико-стохастическом моделировании.
Аннотация (alternative)
Different models of integrated (averaged to the certain space-time scales) processes in marine ecosystems are considered. The object-oriented model (OOM) of plankton association in shelf water is developed, complemented by a hydrochemical block, which describes the cycles of nitrogen and sulphur in aerobic and anaerobic terms. Hydrodynamics of the system is described by an integral two layers model taking into account influence of atmospheric changeability on development of integrated processes. OOM is used for the imitation of development of hypoxia in the period of the spring-summer warming up on shoal, and also oxygen production and consumption in the aerobic and anaerobic zones. The mathematical model of the system “phytoplankton-zooplankton-fish-fishing” is build. The reaction of such systems on periodic and impulsive influences on their stationary states is studied. On the example of ecosystem of the Northwestern shelf of the Black sea (SWS BS) the possible consequences of commercial catch of anchovy for evolution of the ecosystem to it stationary state are shown. The dynamic-stochastic model (DSM) of integrated processes in the SWS BS ecosystem is offered. Dynamic part of the model contains seven variables: concentration of phyto- and zooplankton (two species), larvae of fishes and fishes, nutrients and detritus. With its help the long-term (averaged over many years) scenarios of the concentrations’ variability in the sea were simulated, and deviations from these scenarios, observed for a concrete year. Cross correlations between the deviation processes are used for assimilation of simulated observations. Conclusion about perspective of integrated description of processes in marine ecosystems, based on the object-oriented and dynamic-stochastic modelling, is made.
Ключевые слова
объектно-ориентированная модель, устойчивость экосистемы, ассимиляция наблюдений
Библиографическое описание
Морской экологический журнал. - 2007. - Т. 6, № 1.