Click to see in English
В начало страницы А.М. Тарко
Click to send message to A.M. Tarko
Click to download data of CO2 cycle

Моделирование действия атмосферных загрязнений
на лесные экосистемы в регионе

 

Animated map of plants degradation
Расчет появления и движения зон деградации вокруг металлургического комбината "Североникель" в 1959, 1969, 1979 и 1989 гг. Размер пространственной сетки - 5х5 км. Cтепени деградации экосистем:


x Начальная стадия
разрушения
xxxxx Существенное
разрушение
x Сильное
разрушение
x Полное
разрушение



    Разработаны три группы математических моделей действия атмосферных загрязнений на лесные экосистемы. Первые две - модели действия загрянений металлургического комбината в регионе. Основные выбросы такого комбината - сернистый газ и соединения тяжелых металлов. Действие выбросов распространяется на расстояние до 30-60 км и приводит к значительному нарушению экосистем вплоть до практически полного уничтожения растительности и разрушения почвы вблизи комбината.
     Первая группа моделей основана на данных В.В. Крючкова. Им собраны уникальные многолетние данные о динамике растительного покрова и животного мира лесов вокруг промышленно-индустриальных комплексов Кольского полуострова и разработана методика выделения зон деградации растительности.
     Вторая группа моделей основана на измерениях, проводимых А.М. Степановым и Т.В. Черненьковой  в различных регионах России. Они разработали унифицированную методику измерений состояния природных сообществ в условиях техногенной нагрузки и дали методику количественной оценки биологического ущерба. Биологический ущерб они оценивают на основе интегрального индекса сохранности.
     Третья группа моделей - модели действия кислотных дождей на экосистему. Эти загрязнения выпадают на расстояниях сотни километров от источников и производят к нарушению растительности, однако, не такой сильной, как от загрязнений металлургических комбинатов.
     Приведем МОДЕЛЬ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ЛЕСНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, разработанную на основе данных многолетних измерений В.В. Крючкова (Тарко А.М., Быкадоров А.В., Крючков В.В., 1995). Модель разработана для еловых лесов в регионе северной тайги вокруг г. Мончегорска, который подвержен мощной аэротехногенной нагрузке со стороны расположенного в городе комбината "Североникель". В регионе к настоящему времени возникла область деградировавшей в различной степени тайги. В результате детального исследования этого района В.В. Крючковым были выделены зоны по степени деградации экосистем: 1 - начальной стадии разрушения, 2 - существенного разрушения, 3 - сильного разрушения, 4 - полного разрушения.
     В модели учитывается пространственное распределение и возрастная структура лесной растительности. В модели описана динамика роста ели. В качестве переменных модели выбраны масса хвои и древесины деревьев разного возрастаста. Все загрязнения, действующие на систему, объединены в один комплексный индикатор загрязнения. В качестве индикатора рассматривается сернистый газ в приземном слое воздуха.
     В модели переноса используется летняя роза ветров по восьми направлениям. Для получения пространственной картины деградации экосистем строилась неравномерна сетка по восьми направлениям с пятнадцатью узлами в каждом направлении. Шаг сетки сгущался по мере приближения к источнику загрязнений и составлял от 10 до 1 км в зависимости от расстояния от источника. Расстояние от самого удаленного узла до источника равно 60 км. В каждом узле сетки с помощью модели переноса рассчитывалось значение концентрации загрязнителя и рассматривалось его воздействие на разновозрастной древостой. Предполагалось, что древостой состоит из 37 возрастных групп возрастом от 1 до 186 лет. Считалось, что в каждом узле сетки находятся деревья различных возрастных групп, конкуренция между деревьями отсутствует. Предполагалось, что действие загрязнений начинается в 1949 г., и в этот момент присутствуют деревья всех возрастных групп. В качестве критерия разбиения по зонам деградации было принято фиксированное значение массы ели возраста с наибольшей массой из имеющихся возрастных групп.
     Были воспроизведены рождение и движение зон деградации с 1959 по 1989 гг (анимированная карта). Получены прогнозы развития зон деградации при различных сценариях производительности комбината. Так, при сохранении выбросов на уровне 1989 г. дальнейшее разрушение экосистем идет весьма интенсивно. В случае прекращения деятельности комбината деградация растительности и расширение зон деградации будет происходить еще несколько лет, и лишь после этого начнется медленное восстановление.
 

Copyright c А.М. Тарко, 1999, 2000, 2009

Вверх