Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK. Folyamatok R,T 1 év N,P Chl.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK. Folyamatok R,T 1 év N,P Chl."— Előadás másolata:

1 EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK

2 Folyamatok R,T 1 év N,P Chl

3 Eutrofizációs modellek A megközelítés módja szerint: Statisztikai modellek: Statisztikai módszerrel meghatározott összefüggések az eutrofizáció okai és az ezekből következő jelenségek között,Statisztikai módszerrel meghatározott összefüggések az eutrofizáció okai és az ezekből következő jelenségek között, Nem vizsgálják a jelenségek hátterét, nincs közvetlen kapcsolat a természeti folyamatokkal.Nem vizsgálják a jelenségek hátterét, nincs közvetlen kapcsolat a természeti folyamatokkal. Dinamikus modellek A valóságban lejátszódó folyamatok leírására törekszik,A valóságban lejátszódó folyamatok leírására törekszik, A modell változóinak (állapot változók) idő- ill. térbeli változását leíró differenciál egyenletekből állnak.A modell változóinak (állapot változók) idő- ill. térbeli változását leíró differenciál egyenletekből állnak.

4 Egyszerű P forgalmi modell IP AP DP Szap. Puszt. Min. L IP L AP L DP Ülep. Belső t. AP + DP + IP  ÖP (ÖP  BHP) Vollenweider!

5 Alga egyenlet G – szaporodási ráta (1/nap) D – pusztulási ráta (1/nap) tAPG>D G=D G

6 Hőmérséklet limitálás T fTfT 20C 1  = 1.06 Általános formula: Optimális – kritikus hőmérséklet alapján: T fTfT T opt T kr

7 Tápanyag limitálás Monod-modell (Michaelis-Menten): IP – algák által felvehető P (PO4-P) K aP – féltelítési állandó (mg/m 3 ) fPfP IP K aP 0.5 K aP ~ 5 mg/m 3, K aN ~ mg/m 3 f N,P, = min(f P, f N, ……) Cell-quota modell: tápanyag „raktározás” P Q – a sejt tápanyag tartalma P q – minimális tápanyag tartalom, amely alatt a sejt már nem képes növekedni (P Q - P q : raktározott tartalék) K au – tápanyag felvétel féltelítési állandója PQPQ P felvétel Növekedés Növekedés: P felvétel:

8 Fény limitálás Steele szabály: növekedés fényfüggése I (kJ/m 2 /nap) I (kJ/m 2 /nap) fIfIfIfI 1 IsIsIsIs I= f(vízmélység, idő) !!! t (h) I(t) 24 t1t1 t2t2 Közelítések (átlagolás): téglalap háromszög Sin görbe Fénykioltás, fénygátlás Napszakos változás:

9 Fény limitálás Fényintenzitás vertikális eloszlása: Lambert törvény z I I0I0I0I0 1% I 0 : fotikus zóna k e – extinkciós tényező (1/m) Meghatározása: Mérés (fotocella),Mérés (fotocella), Secchi mélység ~ 10% I 0Secchi mélység ~ 10% I 0 Számítás: k e = k eh + a 1 LA + a 2 Chl-a k eh – természetes háttér (tiszta vízben /m) a 1, a 2 – tapasztalati állandók Önárnyékolás

10 Napi és mélység menti átlagolás után: („téglalap” közelítés) I a – napi globális sugárzás összege (nyáron , télen kJ/m 2 /nap) (nyáron , télen kJ/m 2 /nap) Fény limitálás

11 Detritusz egyenlet Alga pusztulás: D 0  (T-20) AP Pusztulási ráta ( /nap) Hőmérsékleti korrekciós tényező (  ) + k Z AP Zooplankton „legelés” Mineralizáció: M 0  (T-20) AP Mineralizációs ráta Hőmérsékleti korrekciós tényező

12 Oldott reaktív P egyenlet Belső terhelés: Mechanizmusok Diffúzió (pórusvíz - víz)Diffúzió (pórusvíz - víz) Adszorpció-deszorpció (felkeveredett üledék - víz)Adszorpció-deszorpció (felkeveredett üledék - víz) IP > IP e -adszorpció IP < IP e - deszorpció

13 Pe Adszorbeált P (mgP/g üledék) Egyensúlyi koncentráció meghatározása: adszorpciós izotermával (~ Üledék „mobilizálható P tartalma) Izoterma alakja függ: Üledék/talaj adszorpciós tulajdonságai (Fe, Mn, Al oxidok, Ca sók, agyagszemcsék) pH, hőmérséklet, redox potenciál, stb. 1.Deszorpció felkeveredés hatására Adszorpció a külső terhelés növekedésekor 1 2 3

14 Üledék P koncentrációjának változása (Lijklema, 1986) Felkeveredő (aktív) réteg (h) Éves lerakódás (  h) Foszfor ülepedés, S (g P/m 2 /év) Üledék P koncentrációjának változása (P ü ): Új egyensúly beállásának ideje (S,  h = konst, k = 0):

15 AP ny IP AP DP Üledékmodell PP ü IP ü IPP N Z B Szervetlen PP, ülep.-felkev. Téli-nyári alga Nitrogén, N kötők Zooplankton, tápláléklánc Baktérium Modell bővítése: P elt

16 Modellalkotás folyamata 1.Identifikáció Állapotváltozók kiválasztásaÁllapotváltozók kiválasztása Melyek a meghatározó folyamatok? (N kötés, zooplankton-baktérium biomassza, üledék „memóriája”, felkeveredés stb.)Melyek a meghatározó folyamatok? (N kötés, zooplankton-baktérium biomassza, üledék „memóriája”, felkeveredés stb.) Mennyi mérés áll rendelkezésre?Mennyi mérés áll rendelkezésre? Ne legyen túl bonyolult a modell! (pl. Lebontás vízben- üledékben hasonló, aggregált folyamatok  kevesebb kalibrálandó paraméter)Ne legyen túl bonyolult a modell! (pl. Lebontás vízben- üledékben hasonló, aggregált folyamatok  kevesebb kalibrálandó paraméter) 2.Kalibrálás Érzékenység vizsgálatÉrzékenység vizsgálat Paraméterek beállítása (a priori és aggregált paraméterek)Paraméterek beállítása (a priori és aggregált paraméterek) Kézi vagy gépi illesztésKézi vagy gépi illesztés 3.Igazolás A kalibrálástól független mérési adatsorA kalibrálástól független mérési adatsor Illeszkedés vizsgálataIlleszkedés vizsgálata

17 Hidrodinamikai egyenletek (sokszor egyszerűsítünk!)Hidrodinamikai egyenletek (sokszor egyszerűsítünk!) Kezdeti és peremfeltételekKezdeti és peremfeltételek HipotézisekHipotézisek p – paraméter vektor (kalibrálás és igazolás, érzékenységi és bizonytalansági elemzések)p – paraméter vektor (kalibrálás és igazolás, érzékenységi és bizonytalansági elemzések) Leíró egyenletek: C = [C 1, … C i, … C n ] – koncentráció vektor R(C, P) – reakciókinetikai tag Modellalkotás folyamata

18 Modellalkotás folyamata: bizonytalanságok forrásai A modell készítésekor Hiányosak vagy hibásak a mérési (input) adatsorok, vagy egyáltalán nem állnak rendelkezésre, A mért adatok és a modellben szereplő frakciók nem pontosan feleltethetők meg egymásnak, Nem megfelelő a modell struktúrája (bizonyos folyamatokat nem, vagy feleslegesen tartalmaz), Nem szignifikánsak a paraméterek (aggregált folyamatok, egymástól nem független paraméterek), Tér- és időléptékek nagyon eltérőek. A már használatba vett modell alkalmazásakor A modell kikerült eredeti környezetéből, A rendszer elemeiben megváltozott és a modell által nem ismert új folyamatok jelentek meg (új faj jelent meg vagy betelepült, jelentős terhelés változás, kotrás, áramlás változás, stb.).

19 ÖP (mg/m 3 ) mért számított Dinamikus modell alkalmazása: szimuláció a beavatkozások előtti és utáni időszakra Tatai Öregtó (leeresztő zsilip) Hídvégi-tó (Balatonhídvég)

20 DINAMIKUS MODELL FELÉPÍTÉSE VÁLTOZÓK: AP- alga P, DP - detritusz P, ORP - oldott szervetlen P, PP - formált szervetlen P, SP - formált P az üledékben, BP – eltemetődött P; FOLYAMATOK: 1 - szaporodás, 2 - pusztulás, 3 - mineralizálódás, 4 - ülepedés, 5 - adszorpció-deszorpció; BELSŐ TERHELÉS: Lijklema-féle üledék modell PE - a víz és az üledék közötti „hipotetikus” egyensúlyi koncentráció PEPÜ

21 A CaCO 3 tartalom változása a Hídvégi-tó üledékében: A mintavételi pontok átlagértékei (mért) és az üledék-keveredési modellel számított koncentráció (modell)

22 A Hídvégi-tó előre jelzett összes P visszatartása (%) különböző terhelési forgatókönyvekre


Letölteni ppt "EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE: DINAMIKUS MODELLEK. Folyamatok R,T 1 év N,P Chl."

Hasonló előadás


Google Hirdetések