На нашем сайте используются cookie-файлы. Продолжая пользоваться данным сайтом, вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie в соответствии с настоящим уведомлением и Пользовательским соглашением.
Материалы конференций
О конференции
Организаторы
Исполнительный комитет
2012 2014 2016 2018
Новости
Отправить рукопись
Главная / Конференции / XXVII Международная береговая конференция (Арктические берега: путь к устойчивости) / Материалы XXVII Международной береговой конференции "Арктические берега: путь к устойчивости"
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ФИНСКОМ ЗАЛИВЕ
Отправить рукопись
Индексирование и базы данных
RINC
УДК 551.464.7.072 ББК 26 BISAC NAT010000 BISAC NAT045050 BISAC NAT025000 BISAC NAT045030 BISAC SCI081000 BISAC SCI092000 BISAC SCI020000 BISAC SCI039000 BISAC SOC053000 BISAC TEC060000
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ФИНСКОМ ЗАЛИВЕ
Тип:
Статья конференции
DOI:
https://doi.org/10.31519/conferencearticle_5cebbc15747ea0.14189524
Страницы:
177–180
Опубликовано:
06.01.2019
Язык материала:
русский
Аннотация:
В работе дано описание усовершенствованной модели Санкт-Петербургской модели эвтрофикации Балтийского моря (SPBEM-2) за счет включения уравнений неконсервативной примеси для растворенного органического азота и фосфора и результаты моделирования для акватории Финского залива Балтийского моря для периода с 2009 по 2014 годы. на Сопоставление результатов моделирования с данными натурных наблюдений показало, что модель SPBEM-2 достаточно хорошо воспроизводит межгодовую изменчивость биогеохимических характеристик экосистемы залива.

Ключевые слова:
Финский залив, экосистема, растворенное органическое вещество, модель SPBEM-2
Эвтрофикация Финского залива определяется поступлением азота и фосфора непосредственно с водосбора залива, водообменом с Балтийским морем, транспортом вещества между различными районами залива и внутренними химическими процессами [1, 7]. Наряду с минеральными формами азота и фосфора, в водную среду с речным стоком поступают их органические компоненты [2]. Растворённую органическую часть нагрузки разделяют на лабильную и стойкую. Стойкие соединения растворенного органического вещества обычно рассматривают как недоступные для биогеохимических процессов. В современных оценках источников питательных соединений в Финском заливе, полученных на основе моделей биогеохимических циклов, влияние стойких соединений органики не учитывается, а растворенное органическое вещество (РОВ) включают в состав детрита, что может приводить к недооценке вклада стойкой органики в эвтрофирование. Не учет в моделях РОВ обуславливает необходимость введения коэффициента биодоступности для биогенной нагрузки поступающей с суши, величина которого определяется приблизительно, что может приводить к искусственному занижению поступления азота и фосфора в водную среду. SPBEM-2 представляет собой совместную трехмерную эко-гидродинамическую модель, имеющую модульную структуру. Гидродинамический модуль основан на модели циркуляции океана Массачусетского технического университета MITgcm [5] в приближении гидростатики. В модели коэффициенты горизонтального турбулентного обмена импульсом, теплом и солью принимаются постоянными. В качестве схемы параметризации вертикального турбулентного обмена используется схема замыкания TKE [3]. Эволюция морского льда в MITgcm основана на вязко-пластичной реологии и термодинамики [9]. Для расчета составляющих скоростей течений на жидкой границе применялась модифицированная схема Стивенсена [8], а именно, расчет баротропной составляющей скорости выполнялся с использованием данных об уровне моря на границе. Модуль биогеохимических циклов основан на уравнениях модели BALTSEM [6], который был модифицирован и в уравнения добавлены члены, описывающие трансформацию органического вещества, его лабильной и стойкой частей [4] Расчетная область представлена на рисунке 1. Горизонтальное разрешение сферической сетки составляет 2' по широте и 4' по долготе (~ 2 морских мили), вертикальное разрешение в z-координатной области - 3 м от поверхности до дна. Период расчета - 2009-2014 годы Проведенное сравнение результатов моделирования с данными наблюдений показало, что усовершенствованная модель достаточно хорошо воспроизводит динамику биогеохимических процессов (рис.2). Рис.2. Среднегодовая изменчивость содержания органического (закрашенная) и неорганического (незакрашенная) вещества. Азот (слева) и фосфор (справа) по натурным данным (черные) и результатам моделирования (серые) В расчетный период с 2009 по 2014 гг. запасы общего азота по модельным данным (310-350 кт) незначительно завышены по сравнению с натурными данными (280-330 кт), тогда как запасы общего фосфора по модельным данным (38-62 кт) сильно завышены по сравнению с натурными наблюдениями (24-32 кт). Как видно на рисунке, по модельным расчетам отмечается существенное завышение для неорганической части азота и фосфора, в то время как запасы органической части, полученные как разница между общим содержанием азота и фосфора и их неорганических фракций, хорошо согласуются с натурными наблюдениями. Возможной причиной расхождения в неорганической фракции фосфора являются завышенные значения содержания биогенных элементов в начальных полях распределения донных отложений для точного задания которых недостаточно данных наблюдений. Основываясь на полученных результатах, можно заключить, что модифицированная модель SPBEM-2, в которой более детально учитывается РОВ, может быть использована для оценки вклада растворенной органики в биогеохимические процессы в Финском заливе.

1. Еремина Т.Р., Карлин Л.Н. Современные черты гидрохимических условий в восточной части Финского залива. / Экосистема эстуария реки Невы: биологическое разнообразие и экологические проблемы. Под ред. А.Ф., С.М. Голубкова. Санкт-Петербург-Москва: Изд. Товарищество научных изданий КМК, 2008. - С.24-38.

2. Deutsch, B., Alling, V., Humborg, C., Korth, F., Ḿrth, C.M. Tracing inputs of terrestrial high molecular weight dissolved organic matter within the Baltic Sea ecosystem // Biogeosciences. 2012. 9. P. 4465-4475.

3. Gaspar, P., Gregoris, Y., Lefevre, J.-M. A simple eddy kinetic energy model for simulations of the oceanic vertical mixing: Tests at station Papa and long-term upper ocean study site // Journal of Geophysical Research 1990. 95-C9. P. 179-193.

4. Gustafsson Erik, Savchuk Oleg P., Gustafsson Bo G., Muller-Karulis Barbel. Key processes in the coupled carbon, nitrogen, and phosphorus cycling of the Baltic Sea // Biogeochemistry. 2017. 134. P. 301-317.

5. Marshall J., Hill C., Perelman L., and Adcroft A. Hydrostatic, quasihydrostatic, and nonhydrostatic ocean modeling // J. Geophysical Res. 1997. 102(C3). P. 5733-5752. doi:https://doi.org/10.1029/96JC02776

6. Savchuk O.P. Nutrient biogeochemical cycles in the Gulf of Riga: scaling up field studies with a mathematical model // J. Mar. Sys. 2002. 32. P. 235-280.

7. Oleg P. Savchuk, Tatjana R. Eremina, Alexey V. Isaev, Ivan A. Neelov Response of eutrophication in the eastern Gulf of Finland to nutrient load reduction scenarios. 2009. Hydrobiologia, No 629, pp.225-237

8. Stevens D.P. On open boundary conditions for three dimensional primitive equation ocean circulation models // Geophys. Astrophys. Fl. Dyn. 1990. 51. P.103-133.

9. Zhang J., and Hibler W.D., III. On an efficient numerical method for modeling sea ice dynamics // J. Geophys. Res. 1997.102(C4) P. 8691-8702.

© seacoast
Соглашение Политика защиты и обработки персональных данных Поддержка Powered by Editorum, 2026 Инструкции
Войти или Создать
* Забыли пароль?