Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров
Рассмотрено влияние варьирования параметров минимальной биосферной модели на ее динамику. Показано, что способность лесов накапливать углерод в биомассе, приводящая к уменьшению глобального потепления, повышает риск запуска необратимых катастрофических изменений в будущем. Розглянуто вплив варіюванн...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Электронное моделирование |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61733 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров / С.И. Барцев, Л. Щемельа., Ю.Д. Иванова // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 115- 124. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61733 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Барцев, С.И. Щемельа., Л. Иванова, Ю.Д. 2014-05-10T20:14:05Z 2014-05-10T20:14:05Z 2011 Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров / С.И. Барцев, Л. Щемельа., Ю.Д. Иванова // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 115- 124. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61733 519.6 Рассмотрено влияние варьирования параметров минимальной биосферной модели на ее динамику. Показано, что способность лесов накапливать углерод в биомассе, приводящая к уменьшению глобального потепления, повышает риск запуска необратимых катастрофических изменений в будущем. Розглянуто вплив варіювання параметрів мінімальної біосферної моделі на її динаміку. Показано, що здатність лісів накопичувати вуглець у біомасі, що приводить до зменшення глобального потепління, підвищує ризик запуску незворотних катастрофічних змін у майбутньому. The influence of variation of minimal biosphere model parameters on its dynamics is considered in this work. It is shown that the ability of forests to accumulate carbon in biomass causing some decreasing of global warming now increases the risk of starting irreversible catastrophic changes in the future. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Применение методов и средств моделирования Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| spellingShingle |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров Барцев, С.И. Щемельа., Л. Иванова, Ю.Д. Применение методов и средств моделирования |
| title_short |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| title_full |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| title_fullStr |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| title_full_unstemmed |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| title_sort |
минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров |
| author |
Барцев, С.И. Щемельа., Л. Иванова, Ю.Д. |
| author_facet |
Барцев, С.И. Щемельа., Л. Иванова, Ю.Д. |
| topic |
Применение методов и средств моделирования |
| topic_facet |
Применение методов и средств моделирования |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Электронное моделирование |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Рассмотрено влияние варьирования параметров минимальной биосферной модели на ее динамику. Показано, что способность лесов накапливать углерод в биомассе, приводящая к уменьшению глобального потепления, повышает риск запуска необратимых катастрофических изменений в будущем.
Розглянуто вплив варіювання параметрів мінімальної біосферної моделі на її динаміку. Показано, що здатність лісів накопичувати вуглець у біомасі, що приводить до зменшення глобального потепління, підвищує ризик запуску незворотних катастрофічних змін у майбутньому.
The influence of variation of minimal biosphere model parameters on its dynamics is considered in this work. It is shown that the ability of forests to accumulate carbon in biomass causing some decreasing of global warming now increases the risk of starting irreversible catastrophic changes in the future.
|
| issn |
0204-3572 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61733 |
| citation_txt |
Минимальная биосферная модель для прогноза наихудшего варианта биосферной динамики в пределах неопределенности оценки параметров / С.И. Барцев, Л. Щемельа., Ю.Д. Иванова // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 115- 124. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT barcevsi minimalʹnaâbiosfernaâmodelʹdlâprognozanaihudšegovariantabiosfernoidinamikivpredelahneopredelennostiocenkiparametrov AT ŝemelʹal minimalʹnaâbiosfernaâmodelʹdlâprognozanaihudšegovariantabiosfernoidinamikivpredelahneopredelennostiocenkiparametrov AT ivanovaûd minimalʹnaâbiosfernaâmodelʹdlâprognozanaihudšegovariantabiosfernoidinamikivpredelahneopredelennostiocenkiparametrov |
| first_indexed |
2025-11-27T06:35:26Z |
| last_indexed |
2025-11-27T06:35:26Z |
| _version_ |
1850805149033824256 |
| fulltext |
ÓÄÊ 519.6
Ñ. È. Áàðöåâ *, ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê,
À. Ë. Ùåìåëü **, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê, Þ. Ä. Èâàíîâà ***, êàíä. òåõí. íàóê
Èíñòèòóò áèîôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ
(Ðîññèÿ, 660036, Êðàñíîÿðñê, Àêàäåìãîðîäîê 50, ñòðîåíèå 50;
òåë.+73912494328, E-mail: bartsev@yandex.ru *,
andong.china@gmail.com **, lulja@yandex.ru ***)
Ìèíèìàëüíàÿ áèîñôåðíàÿ ìîäåëü
äëÿ ïðîãíîçà íàèõóäøåãî âàðèàíòà áèîñôåðíîé
äèíàìèêè â ïðåäåëàõ íåîïðåäåëåííîñòè
îöåíêè ïàðàìåòðîâ
1
Ðàññìîòðåíî âëèÿíèå âàðüèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ìèíèìàëüíîé áèîñôåðíîé ìîäåëè íà åå
äèíàìèêó. Ïîêàçàíî, ÷òî ñïîñîáíîñòü ëåñîâ íàêàïëèâàòü óãëåðîä â áèîìàññå, ïðèâîäÿùàÿ
ê óìåíüøåíèþ ãëîáàëüíîãî ïîòåïëåíèÿ, ïîâûøàåò ðèñê çàïóñêà íåîáðàòèìûõ êàòàñòðî-
ôè÷åñêèõ èçìåíåíèé â áóäóùåì.
Ðîçãëÿíóòî âïëèâ âàð³þâàííÿ ïàðàìåòð³â ì³í³ìàëüíî¿ á³îñôåðíî¿ ìîäåë³ íà ¿¿ äèíàì³êó.
Ïîêàçàíî, ùî çäàòí³ñòü ë³ñ³â íàêîïè÷óâàòè âóãëåöü ó á³îìàñ³, ùî ïðèâîäèòü äî çìåíøåííÿ
ãëîáàëüíîãî ïîòåïë³ííÿ, ï³äâèùóº ðèçèê çàïóñêó íåçâîðîòíèõ êàòàñòðîô³÷íèõ çì³í ó
ìàéáóòíüîìó.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à : ìèíèìàëüíûå áèîñôåðíûå ìîäåëè, öèêë óãëåðîäà, óñòîé÷èâîñòü
áèîñôåðû.
Èçó÷åíèå áèîñôåðû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåñüìà ñëîæíóþ çàäà÷ó. Íè ñ
òåõíè÷åñêîé, íè ñ ìîðàëüíî-ýòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ íåâîçìîæíî ïðîâåñòè
òðàäèöèîííûé ýêñïåðèìåíò íàä íàøåé ïëàíåòàðíîé ýêîñèñòåìîé. Îäíèì
èç âîçìîæíûõ è ýôôåêòèâíûõ ñïîñîáîâ èçó÷åíèÿ ñèñòåì ïîäîáíîãî ìàñø-
òàáà è çíà÷èìîñòè ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå ïîäõîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëè-
ðîâàíèÿ. Òàêîé ïîäõîä ðàçâèâàåòñÿ óæå íåñêîëüêî äåñÿòèëåòèé. Ñëîæèâ-
øèåñÿ â ýòîé îáëàñòè çíàíèé òðàäèöèè îïðåäåëÿþò ïóòü ê àäåêâàòíîñòè
ìîäåëè ÷åðåç åå ìàêñèìàëüíóþ äåòàëèçàöèþ. ×åì ïîäðîáíåå ïðåäñòàâëåíî
ôóíêöèîíàëüíîå è ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçíîîáðàçèå èñõîäíîé ñèñòåìû, òåì
áîëåå äîñòîâåðíûìè áóäóò ðåçóëüòàòû ðàáîòû ñèñòåìû ìîäåëüíîé. Íî âûñî-
êèé óðîâåíü äåòàëèçàöèè, à ñëåäîâàòåëüíî, áîëüøîå ÷èñëî óðàâíåíèé è
ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû íåèçáåæíî ïðèâîäÿò ê îïðåäåëåííûì òðóäíîñòÿì,
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 115
1 Ðàáîòà ïîääåðæàíà èíòåãðàöèîííûì ïðîåêòîì ÑÎ ÐÀÍ ¹ 50.
íàïðèìåð ïîÿâëåíèþ àðòåôàêòîâ â ðåçóëüòàòå îøèáîê êîìïüþòåðíîãî
ïðîãðàììèðîâàíèÿ. Îäíàêî ñàìîé ãëàâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ íàêîïëå-
íèå íåîïðåäåëåííîñòåé â ïðîãíîçàõ â ðåçóëüòàòå íåèçáåæíîé íåîïðåäå-
ëåííîñòè â ýêñïåðèìåíòàëüíîé îöåíêå ìîäåëüíûõ ïàðàìåòðîâ.
 êîíå÷íîì ñ÷åòå, ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ïðåòåíçèÿ ðàñïðåäåëåííûõ
ìíîãîìåðíûõ ìîäåëåé íà òî÷íîñòü îïèñàíèÿ áèîñôåðíûõ ïðîöåññîâ ñòà-
íîâèòñÿ èëëþçîðíîé, ïîñêîëüêó íåâîçìîæíî ïîëó÷èòü îöåíêè äëÿ âñåõ
ïàðàìåòðîâ, âõîäÿùèõ â íåîáîçðèìîå ìíîæåñòâî óðàâíåíèé, ïðîâåñòè
âåðèôèêàöèþ ìîäåëè è, òåì áîëåå, âûäåëèòü êëþ÷åâûå ôàêòîðû äèíà-
ìèêè. Êðîìå òîãî, ñóùåñòâóþùèå ðàñïðåäåëåííûå ìîäåëè áèîñôåðû äå-
ìîíñòðèðóþò ïëàâíóþ äèíàìèêó èçìåíåíèé ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðà-
öèè ïàðíèêîâûõ ãàçîâ â àòìîñôåðå. Îäíàêî íàëè÷èå â ñèñòåìå ìíîæåñòâà
îáðàòíûõ ñâÿçåé, áîëüøèíñòâî èç êîòîðûõ — ïîëîæèòåëüíûå, ñòàâèò ïîä
ñîìíåíèå ðåàëèñòè÷íîñòü ïëàâíûõ ñöåíàðèåâ. Âûäåëåíèå è îöåíêó çíà-
÷åíèÿ ìåõàíèçìîâ, ñïîñîáíûõ ïðèâåñòè ê êàòàñòðîôè÷åñêèì èçìåíåíèÿì
íà Çåìëå, ìîæíî ýôôåêòèâíî îñóùåñòâèòü òîëüêî íà ìèíèìàëüíûõ (îáîá-
ùåííûõ) ìîäåëÿõ ãëîáàëüíîé äèíàìèêè, èìåþùèõ îòíîñèòåëüíî íåáîëü-
øîå ÷èñëî óðàâíåíèé [1].
Ïðåäìåò è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ. Áîëüøèíñòâî ñóùåñòâóþùèõ ìî-
äåëåé áèîñôåðû ñîçäàíî äëÿ èññëåäîâàíèÿ ãëîáàëüíîãî öèêëà óãëåðîäà â
áèîñôåðå. È ýòî îáîñíîâàíî, ïîñêîëüêó, ñ îäíîé ñòîðîíû, óãëåðîä — íåèç-
ìåííûé êîìïîíåíò æèâîãî è íåæèâîãî îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà áèîñôåðû è,
ñëåäîâàòåëüíî, ñêîðîñòè åãî ïîãëîùåíèÿ è âûäåëåíèÿ ÿâëÿþòñÿ èíäèêàòî-
ðàìè ýêîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, óãëåðîä ïðåäñòàâëåí â
àòìîñôåðå êàê äâóîêèñü óãëåðîäà, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì êîìïî-
íåíòîì, âûçûâàþùèì ïàðíèêîâûé ýôôåêò, è ôàêòîðîì, âëèÿþùèì íà
êëèìàò ïëàíåòû. Ïîýòîìó ïðåäñòàâëÿåòñÿ ðàçóìíûì íà÷àòü ïîñòðîåíèå
ìèíèìàëüíûõ ìîäåëåé áèîñôåðû ñ ìîäåëèðîâàíèÿ ãëîáàëüíûõ ïîòîêîâ
óãëåðîäà. Îöåíêó ïàðàìåòðîâ òàêèõ ìîäåëåé ìîæíî âûïîëíÿòü íà îñíîâå
èìåþùèõñÿ äàííûõ î êðóãîâîðîòå ÑÎ2 â áèîñôåðå. Íàëè÷èå äîâåðèòåëü-
íûõ èíòåðâàëîâ ó ýòèõ îöåíîê åñòåñòâåííî ïðèâîäèò ê íàáîðó âàðèàíòîâ
âîçìîæíîãî ñöåíàðèÿ áóäóùèõ ãëîáàëüíûõ èçìåíåíèé.
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ëþáûå âû÷èñëåííûå ñöåíàðèè áèîñôåðíîé äè-
íàìèêè ìîãóò áûòü òîëüêî âåðîÿòíîñòíûìè. Ïðè÷èíà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì,
÷òî îöåíêè ïî÷òè âñåõ ïàðàìåòðîâ áèîñôåðû è êëèìàòà èìåþò ïðèáëèæåí-
íûé õàðàêòåð. Òàê, íàïðèìåð, îöåíêè êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â àòìîñôåðå
âàðüèðóþò îò 600 äî 760 Ãò, â áèîìàññå — îò 500 äî 850 Ãò, â ïî÷âå — îò
1080 äî 2000 Ãò; ïåðâè÷íàÿ ïðîäóêöèÿ ôîòîñèíòåçà âàðüèðóåò â äèàïàçîíå
îò 110 äî 120 ÃòÑ/ã [2]. Íàèáîëåå âåðîÿòíîå çíà÷åíèå îäíîãî èç âàæíåé-
øèõ ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû áèîñôåðà—êëèìàò, à èìåííî ÷óâñòâèòåëüíîñòè
Ñ. È. Áàðöåâ, À. Ë. Ùåìåëü, Þ. Ä. Èâàíîâà
116 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
êëèìàòà, õàðàêòåðèçóþùåãî ïîâûøåíèå ãëîáàëüíîé òåìïåðàòóðû ïðè óä-
âîåíèè àòìîñôåðíîé êîíöåíòðàöèè ÑÎ2, ðàâíî 4,5 °Ñ [3]. Îäíàêî ïî íåêî-
òîðûì îöåíêàì ýòîò ïàðàìåòð ìîæåò äîñòèãàòü 11°Ñ [4].
Îáû÷íî ìîäåëè êëèìàòà è áèîñôåðû ñîçäàþò äëÿ âû÷èñëåíèÿ íàèáî-
ëåå âåðîÿòíîãî ñöåíàðèÿ, ÷òî âûíóæäàåò ðàçðàáîò÷èêîâ ìîäåëåé ó÷èòû-
âàòü ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå ÷èñëî ôàêòîðîâ è ñòðîèòü áîëüøèå ðàñïðåäå-
ëåííûå ìîäåëè êëèìàòà è áèîñôåðû. Îäíàêî ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî çíàíèå
íàèáîëåå âåðîÿòíîãî ñöåíàðèÿ ðàçâèòèÿ áèîñôåðû íå ìîæåò ïîâëèÿòü íà
ïðèíÿòèå ïðàêòè÷åñêèõ ðåøåíèé, ïîñêîëüêó ïðè ýòîì íåîáõîäèìî åùå
çíàòü äîâåðèòåëüíûå èíòåðâàëû äëÿ âñåõ âîçìîæíûõ òðàåêòîðèé ñ âûñî-
÷àéøèì óðîâíåì ñòàòèñòè÷åñêîé íàäåæíîñòè (çíà÷èìîñòè).
Òàê, íàïðèìåð, ñîãëàñíî ãðóáûì îöåíêàì âåðîÿòíîñòü àâèàêàòàñò-
ðîôû íå ïðåâûøàåò 10–4, «öåíà» êàòàñòðîôû — ïðèáëèçèòåëüíî 100 ÷åëî-
âåê. Ïðè ýòîì ëþäè ñîãëàñíû ëåòàòü. Ñ÷èòàÿ ðàâíîöåííûìè ÷åëîâå÷åñêèå
æèçíè è ââîäÿ ïðèíöèï îáðàòíîé ïðîïîðöèîíàëüíîñòè äîïóñòèìîãî ðèñêà
÷èñëó ïîäâåðæåííûõ ðèñêó, ìîæíî ñîñòàâèòü ïðîñòóþ ïðîïîðöèþ äëÿ âû-
÷èñëåíèÿ óðîâíÿ íàäåæíîñòè îöåíîê áèîñôåðíîé êàòàñòðîôû, êîòîðàÿ íå
äîëæíà ïðåâûøàòü 10–11 çà îáîçðèìîå âðåìÿ ñóùåñòâîâàíèÿ ÷åëîâå÷åñòâà.
Ýòè îöåíêè ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ íóæä òðå-
áóåòñÿ íå âû÷èñëåíèå íàèáîëåå âåðîÿòíîãî ñöåíàðèÿ, à îöåíêà óñëîâèé è
ïàðàìåòðîâ, ïðè êîòîðûõ, õîòÿ áû ñ ìàëîé âåðîÿòíîñòüþ, íî âîçìîæíî
îñóùåñòâëåíèå íàèõóäøåãî ñöåíàðèÿ. Òàêîé ñöåíàðèé âîçìîæåí, êîãäà
ðåàëüíûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ìîäåëè íàõîäÿòñÿ â íåáëàãîïðèÿòíûõ òî÷-
êàõ íà êîíöàõ äîâåðèòåëüíûõ èíòåðâàëîâ, à äåéñòâèå ïîòåíöèàëüíûõ êîì-
ïåíñàòîðíûõ ìåõàíèçìîâ ðàâíî ìèíèìàëüíî âîçìîæíîìó.
Òàêîå âèäîèçìåíåíèå êîíå÷íîé öåëè áèîñôåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ
ñôîðìóëèðîâàíî â âèäå «ïðèíöèïà íàèõóäøåãî ñöåíàðèÿ» [5], êîòîðûé
çàêëþ÷àåòñÿ â âûáîðå è èçó÷åíèè òîëüêî òåõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå ìîãóò
ìàêñèìàëüíî áûñòðî ïðèâåñòè ê íåãàòèâíûì èçìåíåíèÿì áèîñôåðû, è
âçâåøåííîì èãíîðèðîâàíèè âîçìîæíûõ êîìïåíñàòîðíûõ ìåõàíèçìîâ.
Íàèõóäøèì ñöåíàðèåì ÿâëÿåòñÿ êàòàñòðîôè÷åñêèé ïîðîãîâûé âàðèàíò
ãëîáàëüíûõ èçìåíåíèé, êîãäà äî îïðåäåëåííîãî ïîðîãà ïîñòåïåííûå èç-
ìåíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ îáðàòèìûìè, íî ïðè ïåðåõîäå ýòîãî ïîðîãà â ñèñòåìå
áèîñôåðà—êëèìàò çàïóñêàþòñÿ ëàâèíîïîäîáíûå è íåîáðàòèìûå èçìåíå-
íèÿ ãëîáàëüíûõ ïàðàìåòðîâ.  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå òåðìèí «êàòàñò-
ðîôè÷åñêèé» áîëüøå ñîîòâåòñòâóåò òåðìèíó, ïðèíÿòîìó â òåîðèè êàòàñò-
ðîô, ÷åì îáû÷íîìó çíà÷åíèþ, êîãäà ëþáîé ñåðüåçíûé ïðèðîäíûé êàòàê-
ëèçì âîñïðèíèìàåòñÿ êàê êàòàñòðîôà.
Ñîãëàñíî èçëîæåííîìó íàèáîëüøåå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìååò çíà-
íèå íàèáîëåå íåáëàãîïðèÿòíîãî, íî âîçìîæíîãî ïðè äàííûõ äîâåðèòåëü-
Ìèíèìàëüíàÿ áèîñôåðíàÿ ìîäåëü äëÿ ïðîãíîçà
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 117
íûõ èíòåðâàëàõ ñöåíàðèÿ. Îäíàêî âñëåäñòâèå ñóùåñòâåííîé íåëèíåéíîñòè
ìîäåëè íàèõóäøåå ñî÷åòàíèå åå ïàðàìåòðîâ ìîæåò îêàçàòüñÿ êîíòðèíòóè-
òèâíûì. Ïîýòîìó öåëü èññëåäîâàíèÿ — ïðÿìîé ðàñ÷åò è âèçóàëèçàöèÿ
ñöåíàðèåâ ðàçâèòèÿ áèîñôåðû ïðè ðàçëè÷íûõ ñî÷åòàíèÿõ ïàðàìåòðîâ è
âûáîð íàèõóäøåãî èç íèõ.
Îáîáùåííàÿ (âêëþ÷àþùàÿ ñóøó è îêåàí) ìèíèìàëüíàÿ ìîäåëü áèî-
ñôåðû ïîäâåðãëàñü óïðîùåíèþ ïî ñðàâíåíèþ ñ âàðèàíòîì, îïóáëèêî-
âàííûì â ðàáîòå [5]. Èç ðàññìîòðåíèÿ èñêëþ÷åí áëîê îêåàíè÷åñêîé áèîòû,
âëèÿíèåì êîòîðîé íà ðàçâèòèå êàòàñòðîôè÷åñêîãî áèîñôåðíîãî ðåæèìà,
êàê ïîêàçàëè ìîäåëüíûå ýêñïåðèìåíòû, ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Ñèñòåìà óðàâíåíèé ìîäåëè èìååò ñëåäóþùèé âèä:
dA
dt
S y T A C BM A P x A T A C AMa up out a down� � � �( , ( )) ( ) ( , , ( ))_ _ in A fuel t( ) ( )� ,
(1)
dx
dt
P x A T A D x� �( , , ( )) ( ), (2)
dy
dt
D x S y T A� �( ) ( , ( )), (3)
dB
dt
C AM A C U C B C BMa down in d up f down a up out� � � �[ ( ) ] [ (_ _ _ _ A)], (4)
dU
dt
C B C Uf down d up� �_ _ . (5)
Óðàâíåíèå (1) îïèñûâàåò èçìåíåíèÿ êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â çåìíîé
àòìîñôåðå, óðàâíåíèå (2) — èçìåíåíèÿ êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â áèîìàññå
æèâûõ ðàñòåíèé, óðàâíåíèå (3) — äèíàìèêó îðãàíè÷åñêèõ îñòàòêîâ, óðàâ-
íåíèÿ (4) è (5) — äèíàìèêó óãëåðîäà â ôîòè÷åñêîì ñëîå îêåàíà è â åãî
ãëóáèííûõ ñëîÿõ.
Ïðåäïîëîæåíèÿ, ïðèíÿòûå ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëè, òàêèå æå, êàê â
ðàáîòå [5]. Îïèøåì âèä ôóíêöèé, èñïîëüçîâàííûõ â óðàâíåíèÿõ.
Ôóíêöèÿ ñêîðîñòè ðîñòà ðàñòèòåëüíîé áèîìàññû (ÃòC/ã) èìååò âèä
P x A T V x x x V A f T Ap p( , , ) ( ) ( ) ( ( ))max� � ,
ãäå x — êîëè÷åñòâî óãëåðîäà â áèîìàññå ðàñòèòåëüíîãî êîìïàðòìåíòà,
ÃòC; A — àòìîñôåðíûé óãëåðîä, ÃòC; T — ñðåäíåãîäîâàÿ ãëîáàëüíàÿ ïðè-
ïîâåðõíîñòíàÿ òåìïåðàòóðà; Vp — ìàñøòàáíûé ôàêòîð, 1/(ÃòC�ã�ãðàä2);
fð (T) — òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïðèðîñòà áèîìàññû ðàñòåíèé; xmax —
ïðåäåëüíîå êîëè÷åñòâî áèîìàññû, çàâèñÿùåå îò ïðåäåëüíî äîïóñòèìîé ïëîò-
íîñòè ðàñòèòåëüíîãî ïîêðûòèÿ (ÃòC) â ìîäåëè ïðèíèìàåòñÿ x0G, ãäå x0 —
Ñ. È. Áàðöåâ, À. Ë. Ùåìåëü, Þ. Ä. Èâàíîâà
118 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
êîëè÷åñòâî óãëåðîäà â íàçåìíîé áèîìàññå ðàñòåíèé â íàñòîÿùåå âðåìÿ; G —
êîýôôèöèåíò, õàðàêòåðèçóþùèé âîçìîæíîñòü óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà áèî-
ìàññû ðàñòåíèé.
Ôóíêöèÿ ñêîðîñòè ðîñòà áèîìàññû îòíîñèòåëüíî êîëè÷åñòâà óãëåðî-
äà â àòìîñôåðå (â ôîðìå ÑÎ2) èìååò âèä èçâåñòíîé ôóíêöèè Ìîíî:
V A
A
K AA
( ) �
�
.
 óðàâíåíèå Ìîíî îáû÷íî âêëþ÷åíû êîíöåíòðàöèè âåùåñòâ, ó÷àñòâóþ-
ùèõ â ðåàêöèè, íî ïîñêîëüêó îáúåì ðåàêöèîííîãî ïðîñòðàíñòâà (àòìîñ-
ôåðà) îñòàåòñÿ íåèçìåííûì, â ìîäåëè èñïîëüçóåòñÿ îáùåå êîëè÷åñòâî
àòìîñôåðíîãî óãëåðîäà êàê åäèíèöû äëÿ òîãî, ÷òîáû óïðîñòèòü ïîäáîð
äàííûõ. Ïàðàìåòð KÀ âûáðàí ðàâíûì 900 ÃòÑ íà îñíîâå ýêñïåðèìåí-
òàëüíûõ äàííûõ, îïèñàííûõ â ðàáîòå [6].
Ýìïèðè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðîñòà ðàñòèòåëüíîé áèîìàññû îò
òåìïåðàòóðû Ò è ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû Òmax èìååò ñëåäóþùèé âèä:
f T T T T Td( , ) ( )max max� � , (6)
ãäå d = 1,5 è 0 � Ò � Òmax. Ýìïèðè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè âîçðàñòàíèÿ
ñðåäíåãîäîâîé ãëîáàëüíî ïðèïîâåðõíîñòíîé òåìïåðàòóðû îò êîëè÷åñòâà
óãëåðîäà â àòìîñôåðå (â ôîðìå ÑÎ2) èìååò âèä [7]:
T A T T
A
A
del( ) log� �
�
�
�
�0 2
0
,
ãäå A — òåêóùåå êîëè÷åñòâî óãëåðîäà â àòìîñôåðå; À0 — êîëè÷åñòâî
óãëåðîäà â àòìîñôåðå â ìîìåíò èçìåðåíèÿ ñðåäíåãîäîâîé ïðèïîâåðõ-
íîñòíîé òåìïåðàòóðû â Ò0, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàâíà 15,5 °C; Òdel — ÷óâñò-
âèòåëüíîñòü êëèìàòà.
Ñêîðîñòü îòìèðàíèÿ áèîìàññû (ÃòC/ã) çàïèøåì â âèäå
D x V xd( ) � ,
ãäå Vd — ìàñøòàáíûé ôàêòîð; x — êîëè÷åñòâî óãëåðîäà (Ãò) â áèîìàññå.
Ñêîðîñòü ïî÷âåííîãî äûõàíèÿ (ðàçëîæåíèå ìåðòâîé îðãàíèêè) è âû-
äåëåíèÿ ÑÎ2 â àòìîñôåðó îïèñûâàåòñÿ ôóíêöèåé
S y T V y f TS M( , ) ( )� ,
ãäå VS — ìàñøòàáíûé ôàêòîð; y — êîëè÷åñòâî óãëåðîäà â ìåðòâîé áèî-
ìàññå, Ãò; fM (T) — ôóíêöèÿ òèïà (6), îïèñûâàþùàÿ òåìïåðàòóðíóþ çà-
âèñèìîñòü ïî÷âåííîãî äûõàíèÿ, íî ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ ìàêñèìàëüíîé
òåìïåðàòóðû.
Ìèíèìàëüíàÿ áèîñôåðíàÿ ìîäåëü äëÿ ïðîãíîçà
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 119
 ñîîòâåòñòâèè ñ äàííîé çàäà÷åé â êà÷åñòâå ôóíêöèè fuel (t) âûáðàíà
ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ñöåíàðèþ À2 âûáðîñà ïàðíèêî-
âûõ ãàçîâ [3] ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè çíà÷åíèÿìè ïàðàìåòðîâ.
 óðàâíåíèÿõ (1), (4) ñëàãàåìîå Ca_down AMin (A) ñîîòâåòñòâóåò ïî-
ãëîùåíèþ óãëåêèñëîãî ãàçà ïîâåðõíîñòíûì ñëîåì îêåàíà, à ñëàãàåìîå
Ña_upBMout (À) — ýìèññèè óãëåêèñëîãî ãàçà ñ ïîâåðõíîñòè îêåàíà â àò-
Ñ. È. Áàðöåâ, À. Ë. Ùåìåëü, Þ. Ä. Èâàíîâà
120 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
Ðèñ. 1. Ñåìåéñòâî òðàåêòîðèé êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â áèîìàññå â îáîáùåííîé (ñóøà-îêåàí)
ìîäåëè ïðè ëèíåéíîì ðîñòå òåìïîâ ñæèãàíèÿ óãëåðîäñîäåðæàùèõ òîïëèâ (à) è â áèîñôåðíîé
ìîäåëè ïðè ãèïåðáîëè÷åñêîì (äâóêðàòíîì çà ïåðâûå 10 ëåò) óìåíüøåíèè ñæèãàíèÿ èñêî-
ïàåìûõ òîïëèâ (á) äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé Òdel è G: à — … -Òdel = 6 °Ñ; �Òdel = 2 °Ñ;
á — êðèâûå 1— 5 — G = 2; êðèâûå 6—9 — G = 1,2; 1 — Òdel = 6 °Ñ, 2 — Òdel = 5 °Ñ, 3 — Òdel =
= 4 °Ñ, 4 — Òdel = 3 °Ñ, 5 — Òdel = 2 °Ñ
ìîñôåðó. Ïåðåìåííûå êîýôôèöèåíòû M A ein
T A T
( )
, [ ( ) ]� � �0 03 0 è M Aout ( ) �
� �
e
T A T0 03 0, [ ( ) ]
õàðàêòåðèçóþò ôèçè÷åñêîå ÿâëåíèå — óìåíüøåíèå ðàñòâî-
ðèìîñòè ãàçà â æèäêîñòè ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû. Ýòè êîýôôèöèåíòû
ïîëó÷åíû ïðîñòîé ýìïèðè÷åñêîé àïïðîêñèìàöèåé äàííûõ ïî êîíöåíòðà-
öèè ÑÎ2 â âîäå ïðè ðàçëè÷íîé òåìïåðàòóðå [2].  óðàâíåíèè (5) ñëàãàåìîå
Cd_upU ñîîòâåòñòâóåò àïâåëëèíãó, à Cf_down B — äàóíâåëëèíãó.
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ èìåþò â íåêîòîðîé ñòåïåíè èëëþñòðà-
òèâíûé õàðàêòåð äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ ñâîéñòâ ñèñòåìû íà áîëüøèõ îòðåçêàõ
âðåìåíè. Íàïðèìåð, ïðîäëåíèå âðåìåíè ñæèãàíèÿ èñêîïàåìûõ òîïëèâ è,
òåì áîëåå, ðàñïðîñòðàíåíèå ñòîëåòíåãî ñöåíàðèÿ À2 [3] íà 600 ëåò, åñòåñò-
âåííî, íå ÿâëÿåòñÿ êîððåêòíûì îòíîñèòåëüíî çàïàñîâ èñêîïàåìûõ òîïëèâ.
Ìèíèìàëüíàÿ áèîñôåðíàÿ ìîäåëü äëÿ ïðîãíîçà
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 121
Ðèñ. 2. Ñåìåéñòâî òðàåêòîðèé ïðèïîâåðõíîñòíîé ñðåäíåãîäîâîé òåìïåðàòóðû â áèîñ-
ôåðíîé ìîäåëè ïðè ëèíåéíîì âîçðañòàíèè òåìïîâ ñæèãàíèÿ óãëåðîäñîäåðæàùèõ òîïëèâ
(à) è ãèïåðáîëè÷åñêîì (äâóêðàòíîì çà ïåðâûå 10 ëåò) óìåíüøåíèè ñæèãàíèÿ èñêîïàåìûõ
òîïëèâ (á) äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé Òdel è G : … �Òdel = 6 °Ñ; — � Òdel = 2 °Ñ
Ýòî ñäåëàíî òîëüêî äëÿ ïîëó÷åíèÿ îáùåé êàðòèíû äèíàìèêè ñèñòåìû. Äëÿ
óäîáñòâà âèçóàëèçàöèè âëèÿíèÿ èçìåíåíèé (îøèáî÷íûõ îöåíîê) ïàðàìåò-
ðîâ áèîñôåðíîé ìîäåëè íà åå äèíàìèêó íà ðèñ. 1 è 2 ïîêàçàíû ñåìåéñòâà
òðàåêòîðèé ïðè îäíîâðåìåííîì èçìåíåíèè ïàðàìåòðîâ ìîäåëè Tdel è G.
Íà ðèñ. 1 âèäíî, ÷òî òðàåêòîðèè äèíàìèêè áèîìàññû (êàê è òðàåêòîðèè
äðóãèõ ñóùåñòâåííûõ ïåðåìåííûõ) ãðóïïèðóþòñÿ â ñâîåîáðàçíûå ïó÷êè,
ñîîòâåòñòâóþùèå êîíêðåòíîìó çíà÷åíèþ Tdel. Ïðè ýòîì ÷åì áîëüøå çíà÷å-
íèå Tdel, òåì áëèæå íèñõîäÿùèé ó÷àñòîê ïó÷êà ê íà÷àëó êîîðäèíàò. Âíóòðè
ïó÷êà êàæäàÿ âåòâü ñîîòâåòñòâóåò îïðåäåëåííîìó çíà÷åíèþ G: íà íèñõî-
äÿùåì ó÷àñòêå âåòâü, ñîîòâåòñòâóþùàÿ áîëüøåìó çíà÷åíèþ G, ðàñïîëà-
ãàåòñÿ áëèæå ê íà÷àëó êîîðäèíàò.
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî íà âîñõîäÿùèõ ó÷àñòêàõ âñåõ òðàåêòîðèé áîëü-
øåå çíà÷åíèå G ñîîòâåòñòâóåò áîëåå áëàãîïðèÿòíîìó ñîñòîÿíèþ áèîñôåð-
íîé äèíàìèêè, à èìåííî óâåëè÷èâàåòñÿ áèîìàññà, ÷òî ïðèâîäèò ê ìåíüøåé
êîíöåíòðàöèè ÑÎ2 â àòìîñôåðå, à çíà÷èò, è ìåíüøåìó ïîòåïëåíèþ êëè-
ìàòà. Íà íèñõîäÿùèõ ó÷àñòêàõ òðàåêòîðèé èìåííî áîëüøèå çíà÷åíèÿ G
ñîîòâåòñòâóþò áîëåå íåáëàãîïðèÿòíîìó ñîñòîÿíèþ áèîñôåðíîé äèíàìè-
êè, òàê êàê ñîîòâåòñòâóþò áîëüøåé ñêîðîñòè ãèáåëè áèîòû.
Äèíàìèêà ïðèïîâåðõíîñòíîé ñðåäíåãîäîâîé ãëîáàëüíîé òåìïåðàòóðû
(ðèñ. 2, à) íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå (äî 200 ëåò) âî ìíîãîì îïðåäåëÿåòñÿ ìåõà-
íèçìîì ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè, îáåñïå÷èâàþùèì óñêîðåíèå âûäå-
ëåíèÿ óãëåðîäà èç îðãàíèêè ïî÷â è îòìèðàíèå áèîòû, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò
áîëüøåìó íàêëîíó òðàåêòîðèé íà ýòîì ó÷àñòêå. Äàëüíåéøåå ïîâûøåíèå
òåìïåðàòóðû îáóñëîâëåíî ñæèãàíèåì èñêîïàåìûõ òîïëèâ. Êàê âèäèì, ïîëî-
æèòåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå ïðè Tdel = 6 °Ñ.
Ñ ïîìîùüþ äàííîé ìîäåëè ìîæíî îïðåäåëèòü, êàêèå ìåðû ïî ïðåêðà-
ùåíèþ ñæèãàíèÿ èñêîïàåìûõ òîïëèâ áóäóò äîñòàòî÷íû äëÿ ïðåäîòâðà-
ùåíèÿ êàòàñòðîôè÷åñêèõ ðåæèìîâ. Íà ðèñ. 1, á è 2, á ïîêàçàíà äèíàìèêà
áèîòû è òåìïåðàòóðû â ñëó÷àå, êîãäà, íà÷èíàÿ ñ íàñòîÿùåãî âðåìåíè,
ñæèãàíèå òîïëèâ óìåíüøàåòñÿ ïî ãèïåðáîëè÷åñêîìó çàêîíó, ïðè÷åì äâó-
êðàòíîå óìåíüøåíèå âûáðîñîâ ÑÎ2 äîñòèãàåòñÿ óæå â ïåðâûå 10 ëåò.
Ñ ïîìîùüþ ìîäåëè áûëè ïîëó÷åíû òàêæå ðåçóëüòàòû, íå ïðåäñòàâ-
ëåííûå íà ðèñóíêàõ. Âëèÿíèå èçìåíåíèÿ êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â ìåðòâîé
îðãàíèêå íàèáîëåå ñóùåñòâåííî ïðè îãðàíè÷åííûõ äëèòåëüíîñòÿõ ýìèñ-
ñèè óãëåðîäà â àòìîñôåðó. Âðåìåííîé ïîðîã çàïóñêà êàòàñòðîôè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ (äàòà íåîáðàòèìîñòè) ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà
óãëåðîäà â îðãàíèêå, íî òÿæåñòü ïîñëåäñòâèé (ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà,
ñòåïåíü ðàçðóøåíèÿ áèîòû) âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà óãëå-
ðîäà. Èçìåíåíèå êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â áèîìàññå ïðèâîäèò ê íåñóùåñò-
âåííîìó èçìåíåíèþ òÿæåñòè ïîñëåäñòâèé, íî îêàçûâàåò âëèÿíèå íà äëè-
Ñ. È. Áàðöåâ, À. Ë. Ùåìåëü, Þ. Ä. Èâàíîâà
122 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
òåëüíîñòü ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ, êîòîðàÿ óìåíüøàåòñÿ ñ óìåíüøåíèåì
êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â áèîìàññå.
Êðîìå òîãî, âñëåäñòâèå íàëè÷èÿ íåëèíåéíîñòåé êîìïîíåíòîâ áèî-
ñôåðíîé ìîäåëè è èíåðöèîííîñòè îêåàíà (ñèñòåìû ôîòè÷åñêèé ñëîé —
ãëóáèííûå ñëîè) ïîñëå ïðåêðàùåíèÿ àíòðîïîãåííîãî âîçäåéñòâèÿ âîç-
ìîæíî óìåíüøåíèå êîëè÷åñòâà óãëåðîäà â àòìîñôåðå, à çíà÷èò, è ñíè-
æåíèå òåìïåðàòóðû äî çíà÷åíèé, ìåíüøèõ, ÷åì ýòî áûëî ïåðåä íà÷àëîì
êàòàñòðîôè÷åñêîãî ïðîöåññà. Ñëåäîâàòåëüíî, ãëîáàëüíîå ïîòåïëåíèå,
âûçâàííîå àíòðîïîãåííûìè âûáðîñàìè äâóîêèñè óãëåðîäà, ìîæåò ñìå-
íèòüñÿ ãëîáàëüíûì ïîõîëîäàíèåì, åñëè ýìèññèÿ óãëåðîäà ïðåêðàòèòñÿ
ñëèøêîì ðåçêî.
Âûâîäû. Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì ìîäåëèðîâàíèÿ ñïîñîáíîñòü ðàñòå-
íèé (ïðåèìóùåñòâåííî äðåâåñíûõ) ïîãëîùàòü äâóîêèñü óãëåðîäà è, êàê
ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷àñòè÷íî óñòðàíÿòü èçáûòî÷íîñòü àíòðîïîãåííîãî ïðîèç-
âîäñòâà ÑÎ2, ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàçâèòèÿ êàòàñòðîôè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íå ÿâ-
ëÿåòñÿ îäíîçíà÷íîé. Òàê, ïðè îòíîñèòåëüíî ìàëîé äëèòåëüíîñòè (äîçå) àíòðî-
ïîãåííûõ âûáðîñîâ ïîãëîùàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ðàñòåíèé äåéñòâèòåëüíî
ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ïîòåïëåíèÿ è èãðàåò êîìïåíñèðóþùóþ ðîëü.
Îäíàêî åñëè âîçðàñòàíèå êîíöåíòðàöèè ÑÎ2 â àòìîñôåðå ïðîäîë-
æàåòñÿ, òî óãëåðîä, íàêîïëåííûé â ðàñòåíèÿõ è ïåðåøåäøèé çàòåì â
ìåðòâóþ îðãàíèêó, íà÷èíàåò âûõîäèòü â àòìîñôåðó, óâåëè÷èâàÿ ñêîðîñòü
ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ òåìïåðàòóðû. Ïðè ýòîì îêåàí íå óñïåâàåò êîìïåí-
ñèðîâàòü òàêîé ïîòîê óãëåðîäà, òàê êàê ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû
ïîãëîòèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü îêåàíà óìåíüøàåòñÿ. Äàæå áåñïðåöåäåíòíûå
ìåðû ïî äâóêðàòíîìó ñîêðàùåíèþ ñæèãàíèÿ èñêîïàåìûõ òîïëèâ çà 10 ëåò
íå ìîãóò îáåñïå÷èòü ïðåäîòâðàùåíèå ãëîáàëüíîé êàòàñòðîôû ñ òðåáóåìîé
íàäåæíîñòüþ.
Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ âîçìîæíûõ êà-
òàñòðîôè÷åñêèõ èñõîäîâ Êèîòñêèé ïðîòîêîë è ïëàíèðóåìûå ìåðû ïî ñîêðà-
ùåíèþ âûáðîñîâ ïàðíèêîâûõ ãàçîâ ïðåäñòàâëÿþòñÿ íåäîñòàòî÷íûìè.
Ñîâðåìåííûé óðîâåíü æèçíè â ðàçâèòûõ ñòðàíàõ ñâÿçàí ñ ïîòðåá-
ëåíèåì è õèìè÷åñêîé ïåðåðàáîòêîé áîëüøîãî ÷èñëà ìàòåðèàëîâ è âå-
ùåñòâ, äîáûâàåìûõ èç áèîñôåðû è âîçâðàùàåìûõ â íåå â ñóùåñòâåííî
èçìåíåííîì âèäå. Ýòî ïåðåñòðàèâàåò è èçìåíÿåò áèîñôåðíûå õèìè÷åñêèå
öèêëû, à ÷àñòî âîîáùå ðàçðûâàåò èõ, ÷òî ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ çàìêíó-
òîñòè áèîñôåðíûõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ðàññìîòðåííûå â ïðåäëàãàåìîé
ìîäåëè ñöåíàðèè ðàçâèòèÿ áèîñôåðû ïðè ðàçëè÷íûõ ñêîðîñòÿõ âûáðîñîâ
ÑÎ2 îïèñûâàþò ðàçëè÷íûå ñòåïåíè íàðóøåíèÿ çàìêíóòîñòè çåìíîé áèî-
ñôåðû ïî óãëåðîäó. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ïðèíöèï çàìê-
íóòîñòè äîëæåí áûòü îñíîâîé âñåõ êðèòåðèåâ ýêîëîãè÷íîñòè è óñòîé-
÷èâîãî ðàçâèòèÿ.
Ìèíèìàëüíàÿ áèîñôåðíàÿ ìîäåëü äëÿ ïðîãíîçà
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 123
The influence of variation of minimal biosphere model parameters on its dynamics is considered
in this work. It is shown that the ability of forests to accumulate carbon in biomass causing some
decreasing of global warming now increases the risk of starting irreversible catastrophic changes
in the future.
1. Watson A. J., Lovelock J. E. Biological homeostasis of the global environment: the parable
of Daisyworld // Tellus. — 1983. — Vol. 35b. — P. 284—289.
2. Êîíäðàòüåâ Ê. ß., Êðàïèâèí Â. Ô. Ìîäåëèðîâàíèå ãëîáàëüíîãî êðóãîâîðîòà óãëåðîäà. —
Ì. : Ôèçìàòëèò, 2004. — 336 ñ.
3. IPCC, 2007. — www.ipcc.ch.
4. Stainforth D. A., Aina T., Christensen C. et al. Uncertainty in predictions of the climate re-
sponse to rising levels of greenhouse gases // Nature. — 2005. — ¹ 433. — P. 403—406.
5. Bartsev S. I., Degermendzhi A. G., Erokhin D. V. Principle of the worst scenario in the model-
ling past and future of biosphere dynamics // Ecological modeling. — 2008. — P. 160— 171.
6 Pritchard S. G., Davis M. A., Mitchell R. J. et al. Root dynamics in an artificially constructed
regenerating longleaf pine ecosystem are affected by atmospheric CO2 enrichment // Envi-
ronmental and Experimental Botany. — 2001. — Vol. 46. — P. 35—69.
7. Gifford R. M. Implications of CO2 effects on vegetation for the global carbon budget // The
Global Carbon Cycle. Ed. Heimann M.— Berlin: Springer-Verlag. — 1993. — P. 159—199.
Ïîñòóïèëà 11.08.10;
ïîñëå äîðàáîòêè 27.09.10
ÁÀÐÖÅ Ñåðãåé Èãîðåâè÷, ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, çàâ. ëàáîðàòîðèåé òåîðåòè÷åñêîé áèîôèçèêè
Èí-òà áèîôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ.  1977 ã. îêîí÷èë Êðàñíîÿðñêèé ãîñóíèâåðñèòåò. Îáëàñòü íàó÷íûõ
èññëåäîâàíèé — ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ñëîæíûõ ñèñòåì, íåéðîñåòåâûå àëãîðèòìû,
ñèñòåìû æèçíåîáåñïå÷åíèÿ.
ÙÅÌÅËÜ Àíòîí Ëåîíèäîâè÷, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê, âåä. èíæåíåð ëàáîðàòîðèè áèîôèçèêè
âîäíûõ ýêîñèñòåì Èí-òà áèîôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ.  1999 ã. îêîí÷èë Êðàñíîÿðñêèé ãîñóíèâåð-
ñèòåò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ñëîæíûõ ñèñòåì,
íåéðîñåòåâûå àëãîðèòìû, ñòàòèñòèêà.
ÈÂÀÍÎÂÀ Þëèÿ Äìèòðèåâíà, êàíä. òåõí. íàóê, íàó÷. ñîòð. ëàáîðàòîðèè òåîðåòè÷åñêîé
áèîôèçèêè Èí-òà áèîôèçèêè ÑÎ ÐÀÍ.  1990 ã. îêîí÷èëà Êðàñíîÿðñêèé ãîñóíèâåðñèòåò.
Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ñëîæíûõ ñèñòåì, ñòà-
òèñòèêà, ýêîëîãèÿ.
Ñ. È. Áàðöåâ, À. Ë. Ùåìåëü, Þ. Ä. Èâàíîâà
124 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
|