Аннотация:
Работа посвящена суперкомпьютерному моделированию динамики планктонных
популяций, включая фито- и зоопланктон, в прибрежных системах. Математическая модель динамики планктонных популяций включает систему уравнений конвекции-диффузии-реакции с нелинейными членами, позволяет изучать механизм
наружно-гормонального регулирования на основе сценарного подхода. Предложенная математическая 3D модель линеаризована, проведена ее дискретизация и
на основе расщепления по координатам получена цепочка, состоящая из двумерной и одномерной задач. Для численной реализации предложенной математической модели гидробиологии прибрежной системы в виде программного модуля
(ПМ) использовалась многопроцессорная вычислительная система (МВС), рассчитанная на массивно параллельные вычисления, ее использование позволило значительно сократить время работы ПМ. Для повышения точности расчетов использована процедура уточнения решения на последовательности сгущающихся равномерных прямоугольных сеток. Изучено влияние механизма эктокринного регулирования и режима поступления биогенных веществ на продукционно-деструкционные процессы планктона. В математическую модель включена нелинейная зависимость, используемая для описания скорости роста клеток водорослей от концентрации метаболита, что позволило описать способность продуктов выделений водорослей контролировать их рост даже в условиях массового поступления загрязняющих веществ. Используемый подход отвечает современным представлениям о функционировании гидробиоценоза. На основе разработанного программного инструментария, ориентированного на супер-ЭВМ, изучены не только прямые трофические взаимодействиями, но и действия продуктов жизнедеятельности особей, представляющие собой опосредованные — химические взаимодействия.
Ключевые слова:
математическая модель гидробиологии, механизм наружно-гормонального регулирования, химические взаимодействия планктона, расщепление,
алгоритм, супер-ЭВМ.
Образец цитирования:
А. И. Сухинов, А. В. Никитина, А. М. Атаян, В. Н. Литвинов, Ю. В. Белова, А. Е. Чистяков, “Суперкомпьютерное моделирование гидробиологических процессов прибрежных систем”, Матем. моделирование, 34:1 (2022), 81–103; Math. Models Comput. Simul., 14:4 (2022), 677–690
А. И. Сухинов, А. Е. Чистяков, А. В. Никитина, А. М. Атаян, В. Н. Литвинов, “Метод решения сеточных уравнений для задач гидродинамики в плоских областях”, Матем. моделирование, 35:3 (2023), 35–58; A. I. Sukhinov, A. E. Chistyakov, A. V. Nikitina, A. M. Atayan, V. N. Litvinov, “A method of solving grid equations for hydrodynamic problems in flat areas”, Math. Models Comput. Simul., 15:5 (2023), 802–816
Alena Filina, Alla Nikitina, Yulia Belova, I. Malygina, “Development and numerical implementation of an algorithm for simulation the pollutant transport in water environment taking into account their destruction and deposition”, E3S Web Conf., 363 (2022), 02030