Пространственная математическая модель глобальных биогеохимических циклов углерода и азота в системе атмосфера-океан

• Автор: Перванюк, Василий Степанович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил

Содержание
Введение

1 Глобальный цикл углерода в биосфере.

I 1 Цикл углерода и его значимость.

1.2 Моделирование цикла углерода в океане.

2 Пространственная сезонная модель глобальных циклов углерода и азота в системе атмосфера океан

2.1 Схема блоков модели.

2.2 Взаимодействие между блоками модели.

2.3 Идентификация параметров

3 Расчет глобальных циклов азота и углерода в невозмущенных условиях

3.1 Положение равновесия модели.

3.2 Влияние параметров модели на результаты моделирования
4 Исследования последствий антропогенных нагрузок на биосферу .
4.1 Действие мгновенного выброса двуокиси углерода в атмосферу 4 2 Воздействие разогревания атмосферы на циклы азота и углерода.
4.3 Доиндустриальнос положение равновесия
4.4 Определение сезонного хода продуктивности биоты суши .
4.5 Оценка вклада Мирового океана н экосистем суши в поглощение антропогенного углерода в течение индустриального периода
5. Точечная модель цикла углерода в биосфере.
5.1 Структура и расчет коэффициентов.
5.2 Расчет изменения температуры и содержания СО в атмосфере в
будущем.
Заключение
Литература


Другим углеродосодержащим газом биологического происхождения является метан, однако, его концентрация в атмосфере примерно в 0 раз меньше (1. Рост СО> в атмосфере определяется, с олной стороны, выделением его в результате хозяйственной деятельности: сжиганием ископаемых топлив, эрозией почв, вырубкой лесов, с другой стороны - поглощением океаном и экосистемами суши. Природные процессы, определяющие динамику глобальною цикла углерода, имеют различные характерные времена. Другие, такие как биологический цикл экосистем суши, имеют период несколько десятков лет. При анализе глобального углеродного цикла в биосфере на сравнительно небольших промежутках времени (порядка 0 лет) естественно выделить три основных резервуара: углерод атмосферы, океана и экосистем суши. Самый значительный запас углерода сосредоточен в океане - 0 Гт. Атмосферного углерода в виде СО: значительно меньше - 0 Гт. Таким образом, цикл углерода, играет особую роль при анализе биосферных и климатических процессов с одной стороны, он характеризует динамику органического вещества в биосфере, а с другой - определяет климат планеты. Характерное время полного перемешивания атмосферы по различным оценкам составляет от полгода до двух лет. Поэтому в большинстве моделей, где единицей времени является один год, атмосфера характеризовалась одной величиной - общим содержанием углерода в виде СО:. Однако при уменьшении единицы времени до одного месяца предположение об однородности становится неприемлемым Согласно результатам регулярных измерений концентрации углекислого газа на различных станциях мониторинга, в течение года наблюдаются значительные вариации содержания СО: в атмосфере. С. На рис. Рис 1. Рост концентрации углекислого газа в умеренных широтах Северного полушария по сравнению со значениями на экваторе связан с большими промышленными выбросами углерода в зоне между ° с ш и е с. Имеются данные о том. Северного полушария отсутствовал []. Таким образом, необходим учет пространственной неравномерности атмосферы при моделировании глобального углеродного цикла. Живое вещество океана, прежде всего фито- и зоопланктон, является важным фактором, оказывающим воздействие на цикл углерода в океане. Углерод не является лимитирующим элементом для жизнедеятельности фитопланктона, однако парниковый эффект углекислого газа оказывает влияние на процессы синтеза и распада органического вещества, что. Количество углерода в живом веществе океана почти в тыс. В основе формирования зон растительности в океане лежат те же факторы, что и для суши свет, тепло, питательные элементы. Основным фактором, лимитирующим продукционный процесс в океане, является недостаток элементов питания. Поэтому в отличие от суши максимумы скопления жизни в океане присущи не только тропическим, но также и умеренным широтам. Это определяется, главным образом, более интенсивным, чем в тропиках, перемешиванием вод в умеренных широтах, происходящим весной и осенью Сезонное перемешивание вод океана приводит к выносу питательных элементов из глубоких слоев в верхний слой, что создаст благоприятные условия для жизни фотосинтезирующих растений Вблизи берегов насыщенность жизнью увеличивается, что объясняется притоком питательных элементов с речным стоком, характером прибрежных течений и сгонных ветров Бедность жизни высокоширотных арктических и антарктических вод объясняется низкими температурами вод и коротким вегетационным периодом. Годичная продукция растительности океана примерно равна годичной продукции на суше Любопытно, что годичная продукция Мирового океана примерно в раз выше суммарного запаса се биомассы. Это объясняется тем, что в океане доминируют одноклеточные растительные организмы, обладающие большой скоростью воспроизводства Около % произведенного органического вещества разлагается в поверхностных водах с некоторым запаздыванием Остальная часть опускается в более глубокие слои и разлагается в них. Количество органического вещества, которое захоранивается на дне, примерно в раз меньше годичной продукции [, ].