ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА КИСЛОРОДНЫЙ РЕЖИМ МЕЛКОВОДНОГО ВОДОЕМА

В статье исследуется влияние нефтеуглеводородов на кислородный режим мелководного водоема, а также на зоопланктонные популяции, чувствительные к недостатку кислорода и нефтяным загрязнениям даже при их низких концентрациях. Построена математическая модель биологической кинетики, учитывающая ряд абиотических и биотических факторов, непосредственно влияющих на экосистему водоема: движение водной среды, микротурбулентную диффузию, температурный режим, освещенность, ветровые напряжения, соленость, концентрацию растворенного в воде кислорода. Модель реализована в программном комплексе, ориентированном на высокопроизводительную вычислительную систему. Введение нелинейных зависимостей в скорости роста концентраций зоопланктона с учетом влияния нефтяных загрязнений позволяет определять их динамику в условиях недостаточного поступления кислорода при пространственно-временной изменчивости температуры и освещенности. Дискретизация задачи выполнена на основе разностной схемы, учитывающей частичную заполненность расчетных ячеек, что позволило повысить точность моделирования гидробиологических процессов и явлений.

1. Koval, L.G. Zoo- and necrosooplankton of the Black Sea. Kiev: Nauk. dumka, 1984. 127 p.

2. Samain, J.F., Moal, J., Coum, A., et al. Effects of the "Amoco Cadiz" oil spill on zooplankton // Helgolander Meeresunters. 1980. Vol. 33. pp 225-235. Doi.org/10.1007/BF02414748.

3. Petipa, T.S. On the average weight of the main forms of zooplankton of the Black Sea // Tr. Sevastop. biol. art., 1957. No. 9. pp. 39-57.

4. Repetin, L.N., Gordina, A.D., Pavlova, E.V. et al. The influence of oceanographic factors on the ecological state of the Sevastopol Bay (Black Sea) // Morsk. hydrophysics journal. 2003. Vol. 2. No. 2. pp. 66-80.

5. Pavlova, E.V., Murina, V.V., Kuftarkova, E.A. Hydrochemical and biological studies in Omega Bay (Black Sea. Sevastopol shelf) // Environmental safety of coastal and shelf zones and integrated use of shelf resources. 2001. Issue. 2. pp. 159-176.

6. Comprehensive researches of the environment and biota situation in the Kerch Strait after ship accidents on November 11: report on research / InBUM NASU; A. R. Boltachev. Sevastopol, 2007. 132 p.

7. Matishov, G.G., Berdnikov, S.V., Savitsky, R.M. Ecosystem monitoring and assessment of the impact of oil spills in the Kerch Strait. Ship accidents in November 2007. Preprint. Rostov-on-Don: SSC RAS, 2008. 78 p.

8. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Alekseenko, E.V. Numerical realization of the three-dimensional model of hydrodynamics for shallow water basins on a high-performance system // Mathematical Models and Computer Simulations. 2011. 3 (5). pp. 562-574.

9. Chetverushkin, B.N. Limits of detail and formulation of models of the continuum equation // Mathem. modeling. 2012. Vol. 24. No. 11. p. 33.

10. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Nikitina, A.V., Belova, Y.V., Sumbaev, V.V., Semenyakina, A.A. Supercomputer modeling of hydrochemical condition of shallow waters in summer taking into account the influence of the environment // Communications in Computer and Information Science. 2018. Vol. 910. pp. 336-351.

11. UNESCO Progress on oceanographic tables and standards 1983–1986: work and recommendations of the UNESCO/SCOR/ ICES/IAPSO Joint Panel // Unesco Technical Papers in Marine Science. 1986. Vol. 50. p. 59.

12. Schneider, B., Nausch, G., Kubsch, H., Peterson I. Accumulation of total CO2 during stagnation in the Baltic deep water and its relationship to nutrient and oxygen concentrations // Marine Chemistry. 2002. Vol. 77. p. 277-291.

13. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Sidoryakina, V.V., Protsenko, S.V., Atayan, A.M. Locally two-dimensional splitting schemes for parallel solution of a three-dimensional problem of suspended matter transport // Mathematical physics and computer modeling. 2021. Vol. 24. No. 2. pp. 38-53.

14. Sukhinov, A.I., Chistyakov, A.E., Protsenko, E.A., Atayan, A.M. Linear combination of the "cabaret" and "cross" schemes with weight coefficients obtained from the condition of minimizing the order of approximation error // Chebyshevsky collection. 2020. Vol. 21. No. 4 (76). pp. 243-256.