Главная » Учебные материалы » География » Диссертации » МГУ им. Ломоносова » Аспирантура и докторантура » Кандидатские диссертации » Почвенно-климатические сценарии в моделях круговорота углерода и азота в лесных экосистемах умеренного пояса
Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеографияПочвенно-климатические сценарии в моделях круговорота углерода и азота в лесных экосистемах умеренного поясаПочвенно-климатические сценарии в моделях круговорота углерода и азота в лесных экосистемах умеренного пояса 2019-03-13СтудИзба

Диссертация: Почвенно-климатические сценарии в моделях круговорота углерода и азота в лесных экосистемах умеренного пояса

Описание

Актуальность темы. Одной из важнейших проблем современной экологии и климатологии является баланс углерода в наземных экосистемах, в которых почвы являются основным регулятором круговорота биофильных элементов. В свою очередь, интенсивность почвенных процессов существенно зависит от гидротермических условий. Отсюда – необходимость использования гидрологических и климатических данных в качестве входных параметров при моделировании круговорота углерода и азота. Важную роль климатические сценарии играют при сравнительной оценке влияния на лесные экосистемы изменений климата, сплошных рубок, выпадения азотных соединений из атмосферы. Такие исследования могут быть проведены с помощью математического моделирования. Лесные почвы являются важным блоком лесных экосистем, являясь резервуаром элементов питания, стабилизирующим реакцию лесной экосистемы в целом на внешние воздействия. Важнейшей особенностью лесных почв по сравнению с пахотными почвами является наличие лесной подстилки со специфическими особенностями гидротермического режима и, соответственно, биогеохимических процессов.
При этом возникает ряд задач, связанных с: 1) созданием искусственных реализаций климатических переменных, полученных с помощью моделей-имитаторов ("генераторов") погоды на основе заданных статистических характеристик климата, потребность в которых может быть вызвана: недостаточной длиной рядов фактических данных, необходимостью получить совокупность независимых реализаций с заданными статистическими свойствами или имитировать метеорологические условия при измененных статистических характеристиках климата; 2) преобразованием стандартных метеорологических данных, полученных при наблюдениях на метеорологических станциях в данные, необходимые для описания процессов, происходящих в лесу и лесных почвах. Разработка подобных имитаторов интенсивно ведется в течение последних 30 лет, в основном, применительно к задачам агрометеорологии. Соответственно, практически все известные имитаторы имеют суточное разрешение. При моделировании лесных экосистем характерные времена моделируемых процессов – десятки и сотни лет, и во многих случаях достаточно месячного шага. На основании анализа возможных подходов к моделированию климата почвы и существующих экспериментальных данных, необходимых для оценки параметров моделей, оптимальными для решения поставленных задач на современном этапе были признаны статистическая модель температурного режима почвы и простая воднобалансовая модель для оценки влажности почвы.
Методы исследования: Математическое моделирование, статистическая оценка параметров, анализ литературных данных.
Цель работы: разработка моделей водно-теплового режима почвы и почвенно-климатических сценариев для решения и сравнительного анализа задач, связанных с изменениями климата, изменением водно-теплового режима лесных почв при внешних воздействиях: рубках, лесных пожарах, атмосферных выпадениях соединений азота и т.п.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Анализ требований к климатологическому обеспечению моделей лесных экосистем, анализ существующей метеорологической и гидрологической информации. 2. Разработка методов генерирования искусственных рядов метеорологических переменных с заданными статистическими свойствами, в том числе и при разных сценариях изменения климата. 3. Разработка субмодели водно-теплового режима почвы. 4. Определение поправок для оценки температурного режима лесных почв в зависимости от типа леса. 5. Верификация моделей и их применение в рамках системы моделей биологического круговорота углерода и азота EFIMOD для сравнительного анализа последствий сильных внешних воздействий в разных климатических условиях и типах леса.
Научная новизна. Проведена разработка простых статистических генераторов почвенного климата с месячным шагом с учетом типа леса, что позволило применить их в моделях биогеохимических циклов углерода и азота. Впервые в таких генераторах учтены поправки на тип леса. Это позволило обеспечить модели биогеохимических циклов элементов в лесных экосистемах необходимой климатологической информацией, и успешно применить их для сравнительного анализа влияния изменения климата и/или антропогенных воздействий (рубок, лесных пожаров, смены древесных видов и т.п.) на изменение продуктивности лесной растительности и циклов углерода и азота в лесных экосистемах умеренного пояса.
Практическая ценность результатов. Полученные результаты используются в научных исследованиях для разработки прогноза развития лесных почв при различных сценариях изменений климата и усиления антропогенной нагрузки. Разработанное программное обеспечение также используется в практикумах для студентов Пущинского государственного университета и Филиала МГУ имени М.В.Ломоносова в Пущино.
Личный вклад автора. Автором проанализированы возможности известных в мировой науке статистических генераторов метеорологических данных, разработаны простые статистические модели водно-теплового режима почв, учитывающих тип леса, принято активное участие в создании системы моделей биологического круговорота углерода и азота в лесных экосистемах EFIMOD, проведены вычислительные эксперименты и анализ результатов моделирования по теме диссертации.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Тема диссертации связана с основным планом научно-исследовательских работ Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН по теме «Математическое моделирование циклов элементов и сукцессионных процессов в системе почва – растительность – атмосфера (№ 01.2 006 073924.1.16.11)».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1. Статистические модели водно-теплового режима почв с месячным разрешением, будучи обеспеченными стандартными метеорологическими данными для различных регионов Европейской России, позволяют произвести оценку динамики пулов углерода и азота в лесных экосистемах при стационарной динамике и различных внешних воздействиях. 2. Разработанная методика оценки водно-теплового режима лесных почв позволяют оценку температуры и влажности лесной подстилки и минеральной почвы, для которых стандартные измерения не проводятся. 3. Верифицированная модель динамики углерода и азота в лесных экосистемах EFIMOD, включающая в себя модель динамики органического вещества почвы ROMUL, позволяют, используя разработанные модели воднотеплового режима почв, провести сравнительное исследование роли климатических изменений и сильных внешних воздействий (сплошные рубки, выпадения соединений азота из атмосферы) на лесные экосистемы.
Апробация и внедрение результатов. Результаты работы были представлены на: I Всероссийской научной школе “Математические методы в экологии” (Петрозаводск, 2001), 2й Международной конференции «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии» (Пущино, 2003), Всероссийской конференции «Биосферные функции почвенного покрова» посв. 100-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР В.А. Ковды. (Пущино, 2005), 5й Европейской конференции по математическому моделированию в экологии (ECEM-05, Pushchino, 2005), а также на рабочих совещаниях по проектам ИНТАС (97-20355 “FORMOD”, 01-0512 “PODZOL”, 01-0633 “SILVICS”), EU FP6 INCO (013388 “OMRISK”) в Финляндии, Великобритании и Италии, семинарах Лаборатории моделирования экосистем ИФХиБПП РАН и Учебного Центра почвоведения, экологии и природопользования Пущинского государственного университета. Модель SCLISS [Быховец, Комаров, 2002; Быховец, 2007] является составной частью системы моделей EFIMOD-2 [Komarov et al., 2003], разработанной в Лаборатории моделирования экосистем ИФХиБПП РАН и Лаборатории биохимии почв Биологического НИИ СПбГУ; полученные на ее основе сценарии использовались и используются при моделировании динамики органического вещества в лесных экосистемах Европейской части России, ряда стран Северной и Центральной Европы (Финляндии, Швеции, Германии, Чешской Республики) и Канады.
Публикации.
Результаты работы изложены в 24 публикациях, в числе которых 9 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 4 главы в монографиях, учебно-методическое пособие, 7 статей в сборниках научных трудов и 3 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и библиографии. Она включает 148 страниц текста, 24 рисунка, 17 таблиц. Список литературы состоит из 220 наименований на русском и английском языках.

Характеристики диссертации

Предмет
Учебное заведение
Просмотров
127
Скачиваний
3
Размер
538,38 Kb

Список файлов

    Картинка-подпись
    Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
    Начать зарабатывать

    Комментарии

    Поделитесь ссылкой:
    Рейтинг-
    0
    0
    0
    0
    0
    Поделитесь ссылкой:
    Сопутствующие материалы
    Свежие статьи
    Популярно сейчас
    Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
    Ответы на популярные вопросы
    Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
    Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
    Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
    Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
    Отзывы студентов
    Ставлю 10/10
    Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
    Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
    Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
    Студизба ван лав ❤
    Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
    Отличный сайт
    Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
    Маленький отзыв о большом помощнике!
    Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
    Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
    Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
    Спасательный островок
    Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
    Всё и так отлично
    Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
    Отзыв о системе "Студизба"
    Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
    Отличный помощник
    Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
    Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
    Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
    Спасибо за шикарный сайт
    Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
    Популярные преподаватели
    Нашёл ошибку?
    Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
    Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
    Предложить исправление
    Добавляйте материалы
    и зарабатывайте!
    Продажи идут автоматически
    5075
    Авторов
    на СтудИзбе
    455
    Средний доход
    с одного платного файла
    Обучение Подробнее