Научный архив: статьи

Предложена математическая модель, описывающая углеродный цикл в болотных экосистемах северных регионов. Модель описывает концентрацию углерода в двух ключевых резервуарах: Live (живые растения-биомасса) и Mort (отмершие органические материалы). Основные процессы, учтенные в модели, включают фотосинтез, автотрофное и гетеротрофное дыхание, отмирание биомассы и вынос углерода грунтовыми водами. Процессы формализованы с учетом температуры и уровня грунтовых вод. Включение в модель уровня грунтовых вод позволяет учитывать различия между аэробным и анаэробным процессами разложения органики. Проведены численные расчеты на модельных данных. При низких температурах и высоком уровне грунтовых вод гетеротрофное дыхание замедляется, создаются анаэробные условия, что способствует накоплению углерода в почве. В условиях пониженного уровня воды доступ кислорода к органическому материалу увеличивается, что стимулирует аэробное разложение и увеличивает выбросы CO2. В отличие от моделей, ориентированных на глобальные процессы, данная работа учитывает специфику климатических, гидрологических и биохимических условий северных болот, что особенно важно для моделирования углеродного баланса в холодных регионах.

Представлена одномерная стационарная математическая модель, описывающая процесс распространения органического загрязнения в реке. Модель учитывает такие ключевые физико-химические процессы, как адвекция, диффузия, биохимическое окисление загрязняющих веществ, сопровождающееся потреблением растворенного кислорода, и естественная аэрация (поверхностная реаэрация). Численное решение краевой задачи для системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений выполняется в среде MATLAB. Проведен вычислительный эксперимент для анализа динамики концентрации загрязнителя и растворенного кислорода на рассматриваемом участке реки при различных режимах сброса загрязняющих веществ.