Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

^✉ e-mail: timchenko.syst.analysis@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель статьи – описать усовершенствованную интегральную модель эколого-экономической системы берег – бухта, позволяющую контролировать баланс скоростей накопления и деструкции загрязняющих веществ, поступающих в море с береговым стоком.

Методы и результаты. Модель основана на концепции взаимной адаптации отклонений моделируемых процессов от их стационарных значений под действием внешних влияний. В качестве стационарного состояния системы использованы средние многолетние значения моделируемых процессов. Предложена схема причинно-следственных связей между развитием биохимических процессов в морской экосистеме и экономическими процессами потребления и воспроизводства морских биологических и ассимиляционных ресурсов. Схема содержала логические агенты управления сценариями этих процессов по критериям уровня загрязнения и биоразнообразия морской среды. Динамическая модель системы построена методом адаптивного баланса влияний, в котором для оценки коэффициентов влияний применен новый метод нормированных отношений стационарных средних значений. В оценках коэффициентов использованы текущие значения моделируемых процессов. Для проверки адекватности модельных сценариев реальным процессам проведены вычислительные эксперименты с моделью эколого-экономической системы береговой сток – экосистема Севастопольской бухты. В этой модели использованы полученные по данным наблюдений средние многолетние значения концентраций фито-, зоо- и бактериопланктона, а также нитратов, аммония, растворенного органического вещества и детрита.

Выводы. Результаты экспериментов подтвердили возможность управления прогнозируемыми сценариями эколого-экономических процессов в соответствии с заложенными в модель концепциями управления. Показана реакция сценариев на различные варианты внешних управляющих воздействий, что делает подобные модели удобным инструментом планирования природоохранных действий в системах берег – бухта.

Ключевые слова

адаптивная модель, эколого-экономическая система, индекс биоразнообразия, индекс уровня загрязнения, рентабельность, агенты управления, Севастопольская бухта

Благодарности

Постановка исследований ресурсного потенциала прибрежной зоны выполнена по теме: 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей». Разработка модели управления процессами в системе берег – Севастопольская бухта и вычислительные эксперименты проведены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Севастополя по научному проекту No 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

Интегральная модель эколого-экономической системы управления береговым стоком загрязнений в морскую бухту / И. Е. Тимченко [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, No 3. С. 329–341. EDN AHDXLG. doi:10.22449/0233-7584-2020-3-329-341

Timchenko, I.E., Ivashchenko, I.K., Igumnova, E.M. and Svishchev, S.V., 2020. Integrated Model of the Ecological-Economic System for Managing the Coastal Pollution Inflow to the Sea Bay. Physical Oceanography, 27(3), pp. 305-316. doi:10.22449/1573-160X-2020-3-305-316

DOI

10.22449/0233-7584-2020-3-329-341

Список литературы

1. Daly H., Farley J. Ecological Economics: Principles and Applications. Washington, DC : Island Press. 2010. 544 р.
2. Voinov A. Systems Science and Modeling for Ecological Economics. New York : Academic Press, 2008. 432 p.
3. Shogren J. F., Parkhurst G. M., Settle C. Integrating economics and ecology to protect nature on private lands: models, methods, and mindsets // Environmental Science & Policy. 2003. Vol. 6, iss. 3. P. 233–242. https://doi.org/10.1016/S1462-9011(03)00041-8
4. Crépin A.-S., Norberg J., Mäler K.-G. Coupled economic-ecological systems with slow and fast dynamics – modelling and analysis method // Ecological Economics. 2011. Vol. 70, iss. 8. P. 1448–1458. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2011.02.004
5. Pearce D., Moran D. The Economic Value of Biodiversity. London : Earthscan, 1994. 172 p. URL: https://is.gd/S3Wb9Y (дата обращения: 10.04.2020).
6. Timchenko I. E., Igumnova E. M., Timchenko I. I. Adaptive balance models for environmental-economic systems. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2016. 486 p.
7. Научное обоснование экологического нормирования антропогенного воздействия на морскую экосистему (на примере Балтийского моря) / Ю. А. Израэль [и др.] // Океанология. 1988. Т. 28, вып. 2. C. 34–42.
8. Ivanov V. A., Igumnova E. M., Timchenko I. E. Coastal zone resources management. Kiev : Academperiodika, 2012. 304 p. https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.192.304
9. Ofiara D. D., Seneca J. J. Economic Losses from Marine Pollution: A Handbook for Assessment. Washington, DC : Island Press, 2001. 320 p.
10. Integrated ecological economic modeling of the Patuxent River watershed, Maryland / R. Costanza [et al.] // Ecological Monographs. 2002. Vol. 72, iss. 2. P. 203–231. https://doi.org/10.1890/0012-9615(2002)072[0203:IEEMOT]2.0.CO;2
11. Samhouri J. F., Levin P. S. Linking land- and sea-based activities to risk in coastal ecosystems // Biological Conservation 2012. Vol. 145, iss. 1. P. 118–129. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2011.10.021
12. A global map of human impact on marine ecosystems / B. S. Halpern [et al.] // Science. 2008. Vol. 319, iss. 5865. P. 948–952. doi:10.1126/science.1149345
13. Elofsson K., Folmer H., Grey I.-M. Management of eutrophicated coastal ecosystems: a synopsis of the literature with emphasis on theory and methodology // Ecological Economics. 2003. Vol. 47, iss. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2003.09.001
14. Орехова Н. А., Вареник А. В. Современный гидрохимический режим Севастопольской бухты // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 2. С. 134–146. doi:10.22449/0233-7584-2018-2-134-146
15. Incorporating ecosystem services in marine planning: the role of valuation / T. Börger [et al.] // Marine Policy. 2014. Vol. 46. P. 161–170. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2014.01.019
16. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов / В. А. Иванов [и др.]. Севастополь, 2006. 90 с. (Препринт / МГИ НАНУ). URL: http://mhi-ras.ru/assets/files/gidrologo-gidrohimicheskij_rezhim_sevastopolskoj_buhty_2006.pdf (дата обращения: 20.05.2020).
17. Fasham M. J. R., Ducklow H. W., McKelvie S. M. A nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer // Journal of Marine Research. 1990. Vol. 48, no. 3. P. 591–639. https://doi.org/10.1357/002224090784984678
18. Тимченко И. Е., Иващенко И. К., Игумнова Е. М. Управление эколого-экономическими процессами накопления и ассимиляции загрязнений в прибрежной морской среде // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 1. C. 72–88. doi:10.22449/0233-7584-2017-1-72-88
19. Тимченко И. Е., Игумнова Е. М., Тимченко И. И. Системный менеджмент и АВС-технологии устойчивого развития. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2000. 225 с.
20. Тимченко И. Е., Игумнова Е. М., Свищев С. В. Применение принципов адаптивного моделирования морских экосистем к гидрохимическим наблюдениям в Севастопольской бухте // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 1. С. 70–84. doi:10.22449/0233-7584-2019-1-70-84
21. Свищев С. В. Адаптивное моделирование нитрификации в Севастопольской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 2. С. 60–65. doi:10.22449/2413-5577-2018-2-60-65
22. О перспективах и возможностях оценки самоочистительной способности акватории Севастопольской бухты / Е. Е. Совга [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. Вып. 28. С. 153–164.

Скачать статью в PDF-формате