И. Е. Тимченко, Е. М. Игумнова, С. В. Свищев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Цель. Построить адаптивную модель эколого-экономической системы прибрежной зоны моря, предназначенную для управления объемами потребления морских ассимиляционных и биологических ресурсов береговой социально-экономической системой – цель данной работы.

Методы и результаты. Предложена модель, основанная на слежении за интегральным балансом скоростей загрязнения морской среды и очищения ее от загрязнений вследствие природных физических и биогеохимических процессов, а также в результате природоохранных действий. Применена концепция стационарного состояния морской экосистемы, в качестве которой использованы средние многолетние значения ее переменных. Для условий формирования области загрязнения прибрежной морской среды предложен алгоритм, учитывающий соотношение скоростей роста концентрации загрязнителей, поступающих от берегового источника, и их деструкции вследствие естественных механизмов очищения морской среды. Управление береговым стоком загрязнений осуществлялось путем наложения штрафных санкций на экономическую систему, которая была вынуждена сокращать выпуск обобщенного продукта при увеличении его себестоимости. В модели морской экосистемы были использованы нижние звенья пищевой цепи: концентрации фитопланктона, зоопланктона и бактериопланктона. Их взвешенная сумма составляла индекс биоразнообразия морской среды, который был принят за концентрацию биоресурса, потребляемого береговой экономической системой. Считалось, что между индексом биоразнообразия и концентрацией загрязнителей существует обратная зависимость. Поэтому ориентировочный допустимый уровень концентрации загрязнителей оценивался по величине допустимых значений индекса биоразнообразия. Наряду с контролем экономической рентабельности потребления морских ресурсов в модели предусмотрено слежение за тем, чтобы индекс биоразнообразия не опускался ниже допустимых значений. В этом случае агент управления, включенный в модель, ограничивал производство. Уравнения модели построены методом адаптивного баланса влияний, который сохранял материальные балансы реакций взаимодействия как экологических, так и экономических процессов. Модульные уравнения метода позволили использовать известное стационарное состояние экосистемы для получения оценок коэффициентов влияний. Показано, что прогнозируемые сценарии обеспечивают нахождение компромиссов между рентабельностью производства береговой экономической системы и способностью морской экосистемы восстанавливать потребляемые ассимиляционные и биологические ресурсы.

Выводы. Предложенная модель позволяет прогнозировать сценарии эколого-экономических процессов, обеспечивающие баланс потребления и воспроизводства ресурсов морской среды.

Ключевые слова

адаптивная модель управления, ассимиляционные и биологические ресурсы, береговая экономическая система, морская экосистема, адаптивный баланс влияний, загрязнение морской среды, индекс биоразнообразия, агенты управления стоком, прогнозируемые сценарии, влияние динамики моря.

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей». Вычислительные эксперименты с моделью эколого-экономической системы «берег – Севастопольская бухта» проведены при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Севастополя в соответствии с грантом № 18-47-920001 «Исследование принципов построения адаптивных моделей эколого-экономических систем и цифровых информационных технологий для управления сценариями устойчивого развития природно-хозяйственных комплексов Севастопольского региона».

Для цитирования

Тимченко И. Е., Игумнова Е. М., Свищев С. В. Управление балансом потребления и воспроизводства ресурсов морской среды в эколого-экономической системе «берег – море» // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 2. С. 258–274. doi:10.22449/0233-7584-2021-2-258-274

DOI

10.22449/0233-7584-2021-2-258-274

Скачать статью в PDF-формате