Создание комплекса программных средств прогнозного моделирования динамики биогеохимических циклов в мелководном водоеме с учетом кислородного режима
Автор: Никитина А.В., Белова Ю.В., Филина А.А.
Рубрика: Математическое моделирование
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
Основным регулятором биологической активности мелководного водоема является кислород, существенно влияющий на структурно-видовую организацию развития различных биологических сообществ под воздействием биотических и абиотических факторов и климатических изменений. Низкое и критически низкое содержание растворенного в воде кислорода способствует угнетению видового разнообразия гидробионтов, возникновению заморных зон, явлений аноксии и гипоксии, вызывающих эвтрофикацию водоема, нарушающих экологическое равновесие водной среды и способствующих ее подавлению. В этой связи создание современного программно-алгоритмического инструментария для прогнозирования динамики гидрохимических процессов сегодня является актуальным. Работа посвящена созданию программных средств прогнозного моделирования биогеохимических процессов в мелководном водоеме, базирующихся на усовершенствованных математических гидробиологических моделях мелководного водоема и эффективных численных методах, их реализующих. Отличительной особенностью моделирования гидрохимических процессов является использование разработанных разностных схем повышенного порядка точности ввиду их эффективности при численной реализации данного класса задач водной экологии с учетом пространственно неоднородной структуры вычислительной области и трудоемкости вычислений, позволяющих значительно сократить погрешность вычислений. Учет ряда биотических и абиотических факторов в разработанных моделях, выявление особенностей круговорота веществ, включая насыщение кислородом, уровень углекислого газа, использование эффективных численных методов и средств их программной реализации на высокопроизводительных вычислительных комплексах -всё это позволяет выполнять точную оценку и анализ и оперативно прогнозировать экологическую обстановку мелководных экосистем при климатических и индустриальных вызовах, особенно в условиях чрезвычайных ситуаций.
Водная экология, биогеохимические циклы, прогнозное моделирование, мелководная экосистема, математические гидробиологические модели мелководного водоема, кислородный режим, комплекс программных средств
Короткий адрес: https://sciup.org/148327114
IDR: 148327114 | DOI: 10.18137/RNU.V9187.23.02.P.29
Список литературы Создание комплекса программных средств прогнозного моделирования динамики биогеохимических циклов в мелководном водоеме с учетом кислородного режима
- Судольский А.С. Динамические явления в водоемах. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 260 с.
- Симонов В.В. О некоторых интегральных характеристиках турбулентной энергии в мелком водоеме // Труды главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 1970. Вып. 257. С. 26–34.
- Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука, 1985. 295 с. EDN SFYE MB.
- Давыдов Л.К., Дмитриева А.А., Конкина Н.Г. Общая гидрология. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 462 с.
- Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Литвинов В.Н., Никитина А.В., Белова Ю.В., Филина А.А. Вычислительные аспекты математического моделирования гидробиологических процессов в мелководном водоеме // Вычислительные методы и программирование. 2020. Т. 21. № 4. С. 452–469. EDN HHG JFN. DOI: 10.26089/NumMet.v21r436
- Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Разностные схемы для уравнения переноса. II // Дифференциальные уравнения. 2000. Т. 36. № 7. С. 963–970.
- Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Semenov I.S., Nikitina A.V., Semenyakina A.A., Levin I.I. Solution of the problem of biological rehabilitation of shallow waters on multiprocessor computer system // 2016 5th International Conference on Informatics, Electronics and Vision, ICIEV 2016: Dhaka, 13–14 May 2016. Dhaka, 2016. P. 1128–1133. EDN XWHN JP. DOI: 10.1109/ICIEV.2016.7760175
- Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Leontiev A.L., Nikitina A.V., Filina A.A. Mathematical modelling of hydrophysical processes for water with complex bottom geometry // Voronezh, 11–13 November 2019. Vol. 1479. Art. no. 012083. Voronezh: IOP Publishing Ltd.
- Матишов Г.Г., Ильичев В.Г., Семин В.Л., Кулыгин В.В. Об адаптации популяций к температурному режиму среды. Результаты компьютерных экспериментов // Доклады Академии наук. 2008. Т. 420, № 2. С. 282–285. EDN IKIKBR.
- Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Nikitina A.V., Lyashchenko T.V., Filina A.A., Litvinov V.N. The use of supercomputer technologies for predictive modeling of pollutant transport in boundary layers of the atmosphere and waterbodies // Sokolinsky L., Zymbler M. (Eds) Parallel Computational Technologies. PCT 2019. Communications in Computer and Information Science. Vol. 1063. Springer, Cham. P. 225–241. DOI: 10.1007/978-3-030-28163-2_16
- Sukhinov A.I., Belova Y.V., Chistyakov A.E., Litvinov V.N., Filina A.A., Nikitina A.V., Leontyev A.L. Using supercomputer technologies to research the influence of abiotic factors on the biogeochemical cycle variability in the Azov Sea // Communications in Computer and Information Science. 2020. Т. 1263. P. 209–223. EDN JJGGY J. DOI: 10.1007/978-3-030-55326-5_15
- Оперативный модуль ЕСИМО // ЕСИМО. Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане. URL: http://esimo.ru/portal/portal/esimo-user/opermodule (дата обращения: 15.03.2023).
