Математическое моделирование биогеохимических циклов в прибрежных системах юга России

Прибрежные системы являются уникальными водными объектами, в которых обитают многие виды ценных промысловых рыб и другие, более мелкие представители флоры и фауны (зоопланктон, фитопланктон и др.). Азовское море является наиболее крупной прибрежной системой Юга России и еще несколько десятилетий назад было одним из самых продуктивных промысловых водоемов в мире. Однако, водоем постоянно подвергается воздействию биотических, абиотических, антропогенных факторов, что может негативным образом сказываться на состоянии экосистемы. 

Азовское море обладает рядом специфических черт: небольшая глубина и континентальный климат обеспечивают почти равномерный прогрев по всей толще воды и небольшие перепады температуры по всей акватории (в основном не более 4 °С). Азовское море – переходный водоем между пресными речными и солеными водами Черного моря, что обеспечивает большой перепад солености, большой относительно объема моря речной сток обеспечивает значительное поступление биогенных веществ. Эти и другие факторы определяют биологическое разнообразие и высокую первичную продуктивность Азовского моря. Азовское море обладает высокой скоростью реакции на колебания речного стока и изменение климатических условий, которые влекут за собой большую пространственно-временную изменчивость гидрофизических и биологических параметров процессов Проведение натурных исследований и создание прогнозов развития прибрежных экосистем на основе полученных данных - дорогостоящий процесс, требующий больших денежных и трудозатрат. Более оптимальным подходом в данном случае представляется проведение относительно простых натурных экспериментов и математическое моделирование биогеохимических и гидродинамических процессов. Поэтому построение пространственно-трехмерных математических моделей биогеохимических циклов, которые определяют биологическую продуктивность прибрежных систем и состояние водной экосистемы в целом, скомплексированных с моделями гидродинамики, создание дискретных моделей с использованием схем повышенной точности, верификация и валидация построенных моделей и численных алгоритмов, их реализующих, является актуальной проблемой математического моделирования природных систем. <...>