Мировая Тема

Составляя схему, ученые столкнулись со многими трудностями. Изменения, происходящие с экосистемой моря в результате человеческой деятельности, оказались, во-первых, настолько сложны, что отдельные исследования, к примеру ихтиологов, без участия гидрохимиков и гидробиологов не давали возможности сделать исчерпывающий анализ современного состояния и перспектив развития экосистемы.
Здесь следует сделать одно отступление. Дело в том, что комплексный, всесторонний, как говорят, системный анализ возможных последствий крупных природно-хозяиственных мероприятии возможен только на базе синтеза знаний ученых самых разных специальностей. А осуществить такой синтез совсем не просто. Ученый может быть эрудитом, знать достижения, методы, даже язык другой науки, но все же будет испытывать трудности в совместном обсуждении определенной проблемы со специалистами других отраслей.
Для устранения этой трудности есть подходящая база, есть язык и система взглядов, которая в науках может играть роль эсперанто. Читателя не удивит, если он вспомнит название этой заметки, что в качестве этого языка, этого общего подхода мы назовем математику.
задает научно-исследовательскому институту вопрос: что произойдет с экосистемой: моря, с ее основными показателями в течение нескольких лет приток пресных вод в море будет зафиксирован на уровне 20 куб. км в год, осадки, испарение и прочие внешние факторы будут в пред средней многолетней нормы и через 5 лет вступит в строй Керченский гидроузел В самом скором времени институт сможет произвести анализ этой ситуации. Вначале гидрологи и гидрохимики рассчитают баланс солей и сделают прогноз солевого режима моря. На основе расчетов специалисты по кормовой базе определят запасы питательных веществ в море, а ихтиологи, исходя из них, подсчитают запасы рыбных популяций. Теперь представьте, что условия задачи слегка изменились: скажем, приток пресных вод не 20 куб. м, а 25 куб. м, а строительство завершается не через 5 лет, а через 10лет. Еще полгода —и еще один отчет прогнозном решении моря...
Теперь уже ясно, что здесь может помочь математика. Она позволяет перевести естественнонаучные знания о море, которыми пользуются разные специалисты, на язык математических формул. Затем этот набор формул превращают в алгоритм, т.е. в упорядоченную последовательность математических и логических операций, а его в программу для компьютеров, которая выдает прогнозный расчет изменений в экосистеме моря в считанные часы.
Такую работу и проделали математики — сотрудники Института механики и прикладной математики Государственного университета Ростова-на-Дону в творческом содружестве со специалистами Азовского института рыбного хозяйства. Эта работа потребовала около пяти лет напряженного труда. Но усилия обеих сторон были вознаграждены: имитационная математическая модель Азовского моря получила признание на всероссийских и международных форумах ученых.

Имитационная — значит имитирует изменения экосистемы моря, подражает поведению компонентов экосистемы. Но это все скрыто в вычислительных формулах, заложенных в программу. А на печатающем устройстве через равные промежутки времени появляется номер года имитации, месяц, соленость районов моря, состояние кормовой базы, численности рыбных популяций: осетровые, судак, тарань, лещ, бычки, хамса, тюлька и т.п.

Выдается как бы бюллетень о «состоянии здоровья» моря. Решенная задача всегда выдвигает новые. Например, как с помощью модели рассчитать оптимальный режим отлова рыбных популяций? Как вносить в модель новые сведения об экосистеме моря, которые получают специалисты-естественники? Как лучше всего спланировать наблюдения за состоянием экосистемы Азовского моря, чтобы максимально уточнить расчетные зависимости, используемые в модели?
Да и почему, собственно, только модель моря? Ведь Азовское море — замкнутый водоем. Может быть, более рациональное использование водных ресурсов бассейна Азовского моря даст возможность сэкономить недостающие кубокилометры пресной воды? И вот в отделе математических методов в экономике и экологии Института механики и прикладной математики РГУ создается уже новая модель — имитационная модель математической динамики влаги бассейна Азовского моря. В этой модели с помощью математических соотношений описываются уже процессы просачивания воды из поверхностного слоя в более глубокие почвенные горизонты, движение грунтовых вод, транспирация влаги из почвы растениями, перемещение воды в реках бассейна, особое внимание уделяется оросительным системам. Модель Азовского моря — только одна из ячеек этой большой модели.
Задачи по охране природы и рациональному использования природных ресурсов требуют привлечения новейших достижений науки и техники. Если раньше география описывала сложившиеся природные системы, то ныне жизнь ставит перед географами новые задачи — задачи проектирования природно-технических систем, задачи обеспечения гармонического сочетания природной среды и производства.

Связанные записи

• Нет связанных записей.

Стремительности научно-технического прогресса сейчас уже не принято удивляться. А самом деле, если фокусник извлек из своего пустого цилиндра букет роз и голубя, то что удивительного в том, что за ними последует еще и кролик? Ну, подумаешь, цветная телепередача с другого континента через искусственный спутник связи; ну, привычное дело — звонок по автоматической телефонной связи в другой город за тысячи километров — и по почте присылают счет, выписанный вычислительной машиной...
Каждый современный человек должен быть в курсе последних достижений науки техники, чтобы в своей повседневной деятельности не отставать от стремительного времени. Давайте вернемся к фразе из документа, стоящей эпиграфом к этой статье, и постараемся понять, как случилось, что научно-технический совет Министерства рыбного хозяйства принял для своей отрасли такой инструмент, как имитационная математическая модель моря. Для того чтобы лучше понять значение этого события и уяснить возможности, которые открывает математическое моделирование в решении задач рационального использования природных ресурсов, сделаем небольшое отступление и вспомним историю азовской проблемы.

В течение веков полноводные реки Дон и Кубань несли в Азовское море большое количество пресной воды. В сочетании со сравнительно слабым обменом воды с Черным морем это привело к тому, что соленость Азовского моря оказалась гораздо ниже, чем в соседнем Черном (10,5%в Азовском и 17%. — в Черном). Мелководность, высокие летние температуры, большое со-держание органических и минеральных веществ в стоке рек обусловили то, что солоноватое (а не соленое!) Азовское море стало очень богато рыбой.
Регулирование стока реки Дон и рост безвозвратного изъятия воды подействовали на экологическую систему Азовского моря. Так, практически исчезновение паводков почти лишило нерестилищ в пойме Дона многих проходных и полупроходных рыб, что оказало весьма неблагоприятное влияние на их численность. Кроме этого сократился приток пресных вод в море и увеличилось поступление в него соленых черноморских вод. Если раньше средняя соленость моря составляла 10— 11%, то ныне она достигла 12,9% и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению. Повышение же солености в сочетании с сокращением количества биогенных элементов, приносимых материковым стоком, привело к тому, что условия жизни в море стали менее благоприятными для некоторых реликтовых форм ихтиофауны (тарань, рыбец и др.) и, наоборот, приемлемыми для ряда средиземноморских видов.
Для устранения этих явлений необходимо проведение водохозяйственных мероприятий.
Должны быть рассмотрены, например, проекты двух таких мероприятий, как переброска части стока северных рек через Волгу и Дон и сооружение плотины в Керченском проливе для уменьшения количества соленых вод, поступающих из Черного моря.
А в 1969 г. была создана «Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов Азовского моря». Этот большой многотомный труд давал исчерпывающую характеристику ситуации, которая сложилась в Азовском море, вскрывал многообразие ее причин и давал рекомендации по осуществлению комплекса вспомогательных мероприятий, включающего строительство низконапорных гидроузлов на Нижнем Дону, переброску части стока Волги в Дон, сооружение Керченского гидроузла.

Читать продолжение — Проблемы Азовского моря.

Связанные записи

• Нет связанных записей.

Вода — самое распространенное вещество на Земле и основа органической жизни. Труднее указать место, где нет воды, чем доказывать ее повсеместную распространенность. В атмосфере нет таких явлений, которые происходили бы без участия воды.

Облака плывут над нами и везут самые тяжелые грузы на свете. Одинокая туча, этот корабль невиданного «водовмещения», может перевезти до 300 тыс. т влаги. Но в облаках сконденсирована лишь незначительная часть воды, содержащейся в воздухе. Большая часть ее рассеяна в виде пара и поэтому невидима для глаза. Почти семь таких водоемов, как Каспийское морс, можно было бы наполнить водой, ежегодно поступающей в атмосферу за счет испарения с земной и водной поверхности. Хотя концентрация водяного пара сильно меняется в различных частях света, среднее количество видимой и невидимой влаги в атмосфере эквивалентно слою дождя высотой 2,5 см, или 200 т на 1 га.

Между прочим, водяной пар значительно легче сухого воздуха. Его плотность относительно воздуха равна 0,622. Казалось бы, поэтому он должен накапливаться не в нижних слоях атмосферы, а в верхних. Но в тропосфере «предусмотрен» почти непроницаемый температурный барьер для водяных паров, где с высотой температура постепенно понижается и на уровне 8—10 км доходит до -50, -60°. А водяной пар обладает свойством насыщать воздух (т.е. конденсироваться или сублимироваться) тем быстрее, чем больше его содержание в воздухе, и чем ниже окружающая температура. Сконденсированный водяной пар (вода) уже тяжелее воздуха и архимедовы силы начинают работать на снижение образовавшихся частичек воды. Не будь этого барьера, возможно, что моря и океаны давно бы испарились и витали в небесах, как это случилось, по-видимому, на Венере, где, согласно последним научным данным, аналогичный температурный барьер располагается слишком высоко.

Нет правил без исключения, тем более что на исключениях зиждется дальнейшее развитие самих правил. Так, при особенно интенсивных атмосферных процессах, сопровождаемых мощными вертикальными движениями, водяной пар может продолжать свой свободный подъем выше тропосферы. Однако на высоте 80 км располагается еще более мощный барьер, где температура понижается до — 90°. Водяному пару не остается ничего, кроме как сублимироваться и накапливаться ниже этого уровня. Не это ли есть причина образования так называемых «серебристых облаков», которые наблюдаются при определенных атмосферных условиях как раз на высоте 80 км и над объяснением механизма которых давно думают специалисты?

Связанные записи

• Энергия океана (0)
• Роль углекислого газа в жизни (0)
• Пыль в атмосфере (0)
• Животворящий воздух (0)
• Безжизненный ли азот (0)

На глубину 950 м проник сквозь ледяную толщу Антарктиды электротермобур, установленный на российской внутриконтинентальной станции «Boсток».
Образцы льда в виде керна ли доставлены в Петербургский Арктический и Антарктический институт. Учеными обобщены данные 8-летних исследований в Антарктиде и получены интересные результаты.
Например, установлено, что температура льда повышается от
— 56,6°С на глубине 75 м до -49,8 С на глубине 900 м. Определив концентрацию во льду изотопов водорода и кислорода, исследователи выяснили, что около 75 — 100 тыс. лет назад в Антарктиде наблюдалось значительное похолодание. Научные исследования, связанные с глубоким бурением ледникового покрова на станции «Boсток», продолжаются.

Связанные записи

• Нет связанных записей.