Современные междисциплинарные модели экосистемы Черного моря

Дата
2003
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Обсуждается наш опыт моделирования экосистемы Черного моря. Трехкомпонентная модель экосистемы (планктон, биоген, детрит) объединяется с трехмерной гидротермодинамической моделью для исследования причинно-следственных связей между вынуждающими физическими силами и биогеохимической изменчивостью в приустьевой зоне Дуная. С учетом механизма физического переноса, фотосинтеза, смертности планктона, оседания и реминерализации детрита решаются уравнения типа адвекция-диффузия-реакция. Чтобы изучить влияние метеорологических условий на состояние экосистемы, было проведено три численных эксперимента: при отсутствии ветра и слабом (5 м/с) северо-восточном и северо-западном ветре. Была разработана объединенная трехмерная крупномасштабная модель Черного моря, описывающая циркуляцию и азотный цикл. В качестве гидротермодинамического блока используется многослойная квази-изопикническая модель с верхним квазиоднородным слоем (ВКС). В качестве биогеохимического блока прилагается семикомпонентная (фитопланктон, зоопланктон, бактерии, растворенное органическое вещество, аммоний, нитраты, детрит) пелагическая модель. В качестве внешнего воздействия в модели задается среднемесячная изменчивость солнечной радиации, атмосферной циркуляции, стока рек, водообмена через Босфор и внешних источников нитратов. Рассчитывается типичный сезонный цикл в ВКС. Обсуждаются особенности полученных распределений.
Abstract (description)
Our experience of the Black Sea ecosystem modeling is discussed. The three-compartment (plankton, nutrient, detritus) ecosystem model is coupled with the three-dimensional hydrothermodynamic model to investigate causal-consequential relationships between physical forcing and biogeochemical variability in Danube's mouth zone. The advection-diffusion-reaction equations are solved to take into account physical transport, photosynthesis, plankton lost due to mortality, detritus sinking and remineralization. Three numeric experiments were carried out for study an influence of meteorological conditions on the ecosystem state, namely a wind absence and weak (5 m/s) northeastern and northwestern wind. Spatial and temporal distributions of ecosystem state variables as well as their fluxes are analyzed. The 3D coupled basin scale model of the Black Sea circulation and nitrogen cycling is developed. The multi-layer quasi-isopycnical model with upper mixed layer (UML) is used as hydrothermodynamic block. The seven-compartment (phytoplankton, zooplankton, bacteria, dissolved organic matter, ammonium, nitrates, detritus) pelagic model is applied as biogeochemical block. Model is forced by monthly mean variability of solar radiation, atmospheric circulation, river inflows, water exchange through the Bosphorus and external sources of nitrate. Typical seasonal cycle is simulated in UML. Features of the computed distributions are discussed.
Ключевые слова
экосистема, трехмерное численное моделирование, верхний квазиоднородный слой, азотный цикл, приустьевая зона Дуная, Черное море
Библиографическое описание
Морской экологический журнал. - 2003. - Т. 2, № 1.