Конференции ИВТ СО РАН

MIT-2009
Международная конференция "Математические и информационные технологии"
(VIII конференция "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании")

Копаоник, Сербия, 27 - 31 августа 2009 года;
Будва, Черногория, 31 августа - 5 сентября 2009 года

Тезисы докладов

Одномерная модель вертикальной структуры соленого озера

Белолипецкий В.М., Белолипецкий П.В., Генова С.Н., Дегерменджи А.Г., Рогозин Д.Ю.

Институт вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск),
Институт биофизики СО РАН,
Сибирский федеральный университет

Вертикальная плотностная стратификация оказывает решающее влияние на пространственно-временные распределения химических компонент и экологию планктонных организмов в глубоких озерах. В водной толще стратифицированных водоемов формируются экологически значимые вертикальные градиенты температуры, света, кислорода, солености, редокс-потенциала, биогенных элементов и других компонентов экосистемы. Вдоль градиентов физических и химических характеристик формируются различные экологические ниши планктонных микроорганизмов, что приводит к формированию устойчивых неоднородностей вертикального распределения различных видов бактерио-, фито- и зоо-планктона. Целью данной работы являлось создание одномерной вертикальной модели, описывающей годовую динамику вертикальной структуры соленого озера с учетом процессов образования и таяния льда.

Для исследования вертикальной структуры водоема используются математические модели работ [1, 2]. Для определения вертикальных распределений гидробиологических и гидрохимических характеристик водоема зимой под ледяным покровом выполнена модификация модели [1]. После определения толщины слоя конвективного перемешивания решаются одномерные уравнения переноса и диффузии. Учитываются скорости осаждения для тяжелых компонент. Коэффициент вертикального обмена параметризуется специальным образом: в слое конвективного перемешивания коэффициент берется достаточно большим, а ниже этого слоя равен минимальному значению.

С помощью разработанных компьютерных моделей и использования натурных данных исследованы сезонные режимы вертикальной структуры озера Шира. Показано, что толщина слоя конвективного перемешивания под ледяным покровом в основном зависит от метеоданных в осенний период. Различные вертикальные распределения в разные годы объясняются различиями метеорологических условий. Важными элементами вертикальной гидрофизической структуры соленого озера являются термоклин, халоклин и пикноклин, в которых наблюдаются наибольшие изменения по вертикали температуры, солености и плотности воды. Эти слои разделяют водные массы с более однородными характеристиками. Согласно натурным данным заглубления термоклина, халоклина и пикноклина для озера Шира практически совпадают и зависят от метеоданных и периода года. Из натурных данных следует, что в озере Шира положение редокс-зоны (границы раздела слоев, насыщенных кислородом и сероводородом) совпадает со «ступенькой» плотности для осеннего и зимнего сезонов. В свою очередь, положение «ступеньки» плотности, рассчитанное по гидрофизической модели согласуется с натурными данными. Летом и весной редокс-зона находится существенно ниже пикноклина. В зоне перехода от аэробных слоев водной толщи к анаэробным (редокс-зона) обычно наблюдается повышенная активность планктонных сообществ. Глубина расположения редокс-зоны является важнейшей характеристикой стратифицированного водоема.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 07-01-00153), Междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН № 95.

Список литературы

1. Белолипецкий В.М., Генова С.Н. Численное моделирование годовой динамики вертикальной структуры соленого озера // Вычислительные технологии. 2008. Т.9. №4. С. 34-43.

2. Degermendzhy, A.G., V.M. Belolipetsky, T.A. Zotina, R.D. Gulati. (2002) Aquatic Ecology. 2002, v. 36, № 2. PP. 271-297.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии
Обратная связь

[Головная страница]
[Конференции]