Математичне моделювання вуглецевого балансу екосистем Карпатського регіону України

Державний комітет зв'язку та інформатизації України

Національна академія наук України

Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури

 

Густі Микола Іванович

 

УДК 519. 6

 

 

Спеціальність: 01. 05. 02 – математичне моделювання та обчислювальні методи

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Львів – 2002

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у державному науково-дослідному інституті інформаційної інфраструктури Державного комітету зв'язку та інформатизації і Національної академії наук України

Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Бунь Ростислав Адамович, державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури, заступник директора з НДР.

Офіційні опоненти: докт. техн. наук, проф. Заневський Ігор Пилипович, Львівський державний інститут фізичної культури, зав. кафедри біомеханіки канд. техн. наук, доц. Батюк Анатолій Євгенович, Національний університет «Львівська політехніка», доцент кафедри АСУ.

Провідна установа: Вінницький державний технічний університет Міністерства освіти та науки України, кафедра хімії та екологічної безпеки (м. Вінниця).

Захист відбудеться «10» грудня 2002р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35. 813. 01 при Державному науково-дослідному інституті інформаційної інфраструктури (79601, м. Львів, вул. Тролейбусна 11).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного НДІ інформаційної інфраструктури (79601, м. Львів, вул. Тролейбусна 11).

Автореферат розіслано « 8 « листопада 2002р.

 

 

Актуальність теми. В кінці 20 ст. людство офіційно визнало негативний і необоротний вплив своєї діяльності на навколишнє середовище. Результатом життєдіяльності людини є виснаження природних ресурсів, забруднення навколишнього середовища і, як наслідок, реальна загроза зміни клімату. Використання викопного палива, вирубування лісів та швидкий розвиток промисловості спричинили різке збільшення концентрації парникових газів в атмосфері (вуглекислий газ, метан, закис азоту та ін.), що привело останнім часом до підвищення середньої температури на планеті. Регіональні зміни клімату мають місце уже й зараз – середньорічна температура повітря на більшій частині України зросла на 0, 5 – 1, 0оС, збільшилась річна сума опадів, насамперед у зимовий та весняний періоди, частіше повторюються стихійні гідрометеорологічні явища.

Реакцією міжнародної спільноти на негативні глобальні зміни клімату було прийняття в 1992 р. Рамкової конвенції ООН про зміну клімату та Кіотського протоколу до цієї конвенції (1997 р.), який став логічним продовженням цієї діяльності. Протокол вперше юридично визначив на скільки процентів по відношенню до 1990 р. індустріальні країни мають знизити викиди парникових газів в атмосферу до 2008-2012 рр. Україна згідно Протоколу повинна не перевищити рівень викидів, який спостерігався у 1990р. Також, згідно ст. 5 Протоколу у кожній країні необхідно створити національну систему інвентаризації парникових газів.

Особливу роль у кругообігу вуглецю відіграють екосистеми. Вони містять вдвічі більше вуглецю, ніж атмосфера, є чутливими до людської діяльності та зміни клімату і можуть бути позитивним зворотним зв'язком у процесі зміни клімату. Одним з ефективних інструментів дослідження реакції екосистем на різноманітні чинники навколишнього середовища є математичне моделювання, яке дозволяє проводити такі чисельні експерименти, умови яких на даний час неможливі в природі, але цілком ймовірні у недалекому майбутньому у зв'язку із глобальними змінами.

За останні два десятиліття розроблено ряд математичних моделей кругообігу вуглецю різноманітного призначення, як глобальних, так і регіональних. Значний внесок у розробку та дослідження таких моделей внесли вчені: Крапівін В. Ф., Свірєжев Ю. М., Тарко А. М., Моісєєв Н. Н., Esser G., Haxelite A., Prentice C., Kaduk J., Heimann M., Kohlmaier G. H., Apps M. J., Lieth H., McGuire A. D., Melillo J. M., Parton W. J., Raich J. W. та ін.

Карпатський регіон України характерний тим, що тут знаходиться гірська система – Українські Карпати, екосистеми якої мають складну структуру, відмінну від рівнинних екосистем у зв'язку із висотною поясністю. Це вимагає створення специфічних математичних моделей процесів обміну вуглецем в екосистемах. Крім того, Карпатський регіон має найбільшу площу лісів, в біомасі яких зосереджено 140 МтС (26% вуглецю, депонованого в біомасі всіх лісів України), що вказує на важливе значення регіону у вуглецевому балансі України.

Створення математичних моделей вуглецевого балансу екосистем Карпатського регіону України, які б враховували специфіку цього регіону та наявні дані, є актуальною науковою задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основу роботи складають результати теоретичних і практичних досліджень, виконаних автором в рамках планових робіт Державного науково-дослідного інституту інформаційної інфраструктури Держкомзв'язку та НАН України з 1996 по 2002рр. Зокрема, робота виконувалась в рамках: контракту з Національним агентством з питань інформатизації при Президентові України «Розробка інформаційних технологій для відбору, обробки та представлення інформації економічного, соціально-політичного та еколого-природничого призначення з метою моделювання, прогнозування та прийняття рішень» (1997 р.) ; контракту з Держкомзв'язку України «Створення інформаційно-аналітичної системи комплексного розвитку Західного регіону України, як одного з варіантів типової системи територіально-адміністративного управління» (2000 р.) ; проекту № 1700 Науково-технологічного центру України «Інформаційні технології інвентаризації парникових газів та прогнозування вуглецевого балансу України» (2002 р.).

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка математичних моделей кругообігу вуглецю в екосистемах Карпатського регіону України, створення алгоритмів