Математическая модель для расчета динамики углерода в болотных экосистемах холодных регионов Западной Сибири
https://doi.org/10.25587/2411-9326-2024-1-102-115
Аннотация
Изучение динамики запасов углерода болотных экосистем позволит более точно оценивать вклад водно-болотистых угодий в глобальное изменение климата. В данной работе предлагается нульмерная математическая модель, описывающая динамику углерода локальной (в масштабе водораздела) болотной экосистемы с учетом температуры окружающей среды. В предлагаемой модели выделены два резервуара углерода: фитомасса растений и органический углерод в мортомассе. Основные процессы модели включают фотосинтез, дыхание, отмирание фито- массы и вымывание углерода грунтовыми водами. Проведены численные эксперименты, показывающие, как изменение температуры окружающей среды влияет на динамику запасов углерода в болотных экосистемах.
Об авторах
С. П. Семёнов
Югорский государственный университет
Россия
Россия
Сем¨енов Сергей Петрович
ул. Чехова, 16, Ханты-Мансийск 628012
Е. А. Дюкарев
Югорский государственный университет, НОЦ-кафедра ЮНЕСКО <Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата>; Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН Лаборатория физики климатических систем
Россия
Россия
Дюкарев Егор Анатольевич
ул. Чехова, 16, Ханты-Мансийск 628012
пр. Академический 10/3, Томск 634021
А. О. Ташкин
Югорский государственный университет
Россия
Россия
Ташкин Арт¨ем Олегович
ул. Чехова, 16, Ханты-Мансийск 628012
Список литературы
1. Melaku N. D., Wang J., Meshesha T. W. Modeling the dynamics of carbon dioxide emission and ecosystem exchange using a modified SWAT hydrologic model in cold wetlands // Water. 2022. V. 14, N 9. 1458. https://doi.org/10.3390/w14091458.
2. Bubier J. B., Gaytri M. T., Roulet N., Lafleur P. Spatial and temporal variability in growingseason net ecosystem carbon dioxide exchange at a large peatland in Ontario, Canada // Ecosystems. 2003. N 6, P. 353–367.
3. Кондратьев К. Я., Крапивин В. Ф. Моделирование глобального круговорота углерода // М.: Физматлит, 2004.
4. Федотов А. М., Медведев С. Б., Пестунов А. И. Пестунов И. А. О нестандартном поведении минимальной модели углеродного цикла // Вестн. НГУ, Сер. Информационные технологии. 2011. Т. 9, № 1. C. 82–88.
5. Барцев С. И., Дегерменджи А. Г., Ерохин Д. В. Глобальная минимальная модель многолетней динамики углерода в биосфере // Докл. АН. Геофизика. 2005. Т. 401, № 2. C. 233–237.
6. Zhang Y., Li C., Trettin C., Sun G. An integrated model of soil, hydrology, and vegetation for carbon dynamics in wetland ecosystems // Global Biogeochemical Cycles. 2002. V. 16, N 4. P. 9–17.
7. Famiglietti C. A., Smallman T. L., Levine P. A., Flack-Prain S., Quetin G. R., Meyer V., Parazoo N. C., Stettz S. G., Yang Y., Bonal D., Bloom A. A., Williams M., Konings A. G. Optimal model complexity for terrestrial carbon cycle prediction // Biogeosciences. 2021. V. 18. P. 2727–2754.
8. Semenov S. P., Dyukarev E. A., Tashkin A. O. Biogeochemical carbon cycles numerical modeling in wetland ecosystems // Lobachevskii J. Math. 2023. V. 44, № 3. P. 1223–1228.
9. Monteith J. L. Solar radiation and productivity in tropical ecosystems // J. Appl. Ecology. 1972. V. 9. P. 747–766.
10. Monteith J. L. Climate and efficiency of crop production in Britain // Philos. Trans. Royal Soc. London B. 1977. V. 281. P. 277–294.
11. Goetz S., Prince S. Modelling terrestrial carbon exchange and storage: evidence and implications of functional convergence in light-use efficiency // Adv. Ecolog. Res. 1999. V. 28. P. 57–92.
12. Tian Y., Zhang Y., Knyazikhin Y., Myneni R. B., Glassy J., Dedieu G., Running S. W. Prototyping of MODISLAI and FPAR algorithm with LASUR and LANDSAT data // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2000. V. 38. P. 2387–2401.
13. Сем¨енов С. П., Ташкин А. О. Анализ моделей углеродного цикла применительно к исследованию болотных экосистем Западной Сибири // Вестн. ЮрГУ. 2022. Т. 18, № 4. С. 145–152.
14. Dong T., Wu B., Meng J., Du X., Shang J. Sensitivity analysis of retrieving fraction of absorbed photosynthetically active radiation (FPAR) using remote sensing data // Acta Ecolog. Sinica. 2016. V. 36, N 1. P. 1–7.
15. Deverel S., Oikawa P., Dore S., Mack S., Silva L. Restoration of California deltaic and coastal wetlands for climate change mitigation. // North Little Rock, Arkansas: American Carbon Registry, 2017.
16. Davidson E. A., Samanta S., Caramori S. S., Savage K. The dual Arrhenius and Michaelis– Menten kinetics model for decomposition of soil organic matter at hourly to seasonal time scales // Global Change Biology. 2012. V. 18, N 1. P. 371–384.
17. Tang J. Y., Riley W. J. A total quasi-steady-state formulation of substrate uptake kinetics in complex networks and an example application to microbial litter decomposition // Biogeosciences. 2013. V. 10. P. 8329–8351.
18. Michaelis L., Menten M. L. The Kinetics of invertase action // Biochemistry Z. 1913. V. 49. P. 333–369.
19. Bugmann H., Seidl R., Hartig F., Bohn F., Bruna J., Cailleret M. et al. Tree mortality submodels drive simulated long-term forest dynamics: assessing 15 models from the stand to global scale // Ecosphere. 2019. V. 10, N 2. 02616. https://doi.org/10.1002/ecs2.2616.
20. Dyukarev E. A., Kurakov S. A. Response of bare soil respiration to air and soil temperature variations according to different models: A case study of an urban grassland // Land. 2023. V. 12. 939. https://doi.org/10.3390/ land12050939.
21. Maloszewski P., Zuber A. Principles and practice of calibration and validation of mathematical models for the interpretation of environmental tracer data in aquifers // Adv. Water Resources. 1993. V. 16, N 3. P. 173–190.
22. Овчинников Н. Н., Шиханова Н. М. Фотосинтез. M.: Просвещение, 1972.
23. O′Neill R. V., Goldstein R. A., Shugart H. H., Mankin J. B. Terrestrial ecosystem energy model. Eastern deciduous forest biome memo report Oak Ridge // Oak Ridge: The Environmental Sciences Division of the Oak Ridge National Laboratory, 1972.
Рецензия
Для цитирования:
Семёнов С.П., Дюкарев Е.А., Ташкин А.О. Математическая модель для расчета динамики углерода в болотных экосистемах холодных регионов Западной Сибири. Математические заметки СВФУ. 2024;31(1):102-115. https://doi.org/10.25587/2411-9326-2024-1-102-115
For citation:
Semenov S.P., Dyukarev E.A., Tashkin A.O. Mathematical model for calculating carbon dynamics in wetland ecosystems of cold regions of Western Siberia. Mathematical notes of NEFU. 2024;31(1):102-115. (In Russ.) https://doi.org/10.25587/2411-9326-2024-1-102-115
Просмотров:
4
JATS XML
Послать статью по эл. почте 