Представлен инструмент моделирования, способный вычислять потоки двуокиси углерода CO₂ над неоднородным бореальным торфяником. В основу трёхмерной гидродинамической модели положены «полуторная» схема замыкания системы уравнений Навье–Стокса, осреднённых по Рейнольдсу, и уравнение неразрывности. Несмотря на упрощения, использованные при описании турбулентности, модель позволила получить стационарное пространственное распределение осреднённых скоростей ветра и коэффициентов турбулентного обмена в приземном слое атмосферы с учётом неоднородности поверхности. Пространственная картина потоков CO₂ внутри растений и над ними определяется с помощью уравнения «диффузия-реакция-адвекция». Модель применена для оценки пространственной неоднородности потоков СО₂ над неоднородным бореальным омбротрофным торфяником Старосельский Мох в Тверской области. Результаты моделирования показали существенное влияние неоднородности растительности на пространственный характер вертикальной и горизонтальной составляющих ветра и на вертикальное и горизонтальное распределение потоков СО₂. Максимальные возмущения воздушного потока отмечены в приповерхностном слое на наветренной и подветренной опушках леса. Опушки леса также характеризовались максимальными скоростями горизонтальных потоков СО₂. Смоделированные турбулентные потоки CO₂ сравнивались с полуденными измерениями ковариационных потоков в южной части торфяника. Было обнаружено очень хорошее совпадение модельных и измеренных потоков (R² = 0,86, p < 0,05). Сравнение вертикальных профилей потоков СО₂ на всей территории торфяника и в месте расположения вышки показало существенные различия между этими потоками в зависимости от преобладающего направления ветра и высоты над землей.

 

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/4/625