• EnglishEnglish
  • Tlen (model EcoSat)

    chlorofil_walidacja

    Tlen (model EcoSat)

    Stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie obliczone za pomocą modelu ekohydrodynamicznego EcoSat. Mapy stężeń tlenu o rozdzielczości 1 km otrzymywane są poprzez interpelację przestrzenną wyników modelu EcoSat, którego rozdzielczość przestrzenna wynosi od ok. 5,5 km. Obliczenia za pomocą modelu są wykonywane na 18 warstwach o zmiennej grubości, co pozwala obliczyć rozkłady pionowych stężeń tlenu na różnych głębokościach. W serwisie System SatBałtyk rozkłady stężeń tlenu na powierzchni oraz na różnych głębokościach podawane są w gramach tlenu na metr sześcienny [g m-3], cztery razy na dobę.

    Metodyka wyznaczania stężeń tlenu w modelu EcoSat

    Trójwymiarowy model ekohydrodynamiczny EcoSat jest zmodernizowaną w ramach projektu SatBałtyk wersją numerycznego modelu ProDeMo[1][2]. Najważniejszą zmianą było uwzględnienie w obliczeniach produkcji pierwotnej algorytmu DESAMBEM. Część hydrodynamiczna modelu (PM3D), bazuje na modelu POM (Princeton Ocean Model) oblicza warunki hydrodynamiczne: prądy, temperaturę i zasolenie wody na podstawie prognoz z numerycznego modelu pogody UM (Unified Model) działającego w ICM Uniwersytetu Warszawskiego. PM3D działa operacyjnie, asymilując aktualnie napływające dane satelitarne o temperaturze powierzchniowej wody (SST) wyznaczane z radiometrów AVHRR lub MODIS.

    Źródłem tlenu w wodzie morskiej jest proces fotosyntezy, a także natlenianie w wyniku wymiany gazowej z atmosferą. W trakcie destrukcji materii organicznej tlen jest zużywany. Proces ten może prowadzić do deficytu tlenu. W przypadku braku tlenu rozpuszczonego zużywany jest tlen zawarty w siarczanach w wyniku czego powstaje siarkowodór. Schemat konceptualny części ekologicznej modelu przedstawiono na rysunku. Model uwzględnia 18 zmiennych stanu obejmujących w toni wodnej: 5 grup fitoplanktonu, zooplankton, substancje biogeniczne, węgiel oraz formy organiczne azotu, fosforu i krzemu w detrytusie, tlen rozpuszczony i siarkowodór.

    W osadzie model uwzględnia, substancje biogeniczne (nutrienty) rozpuszczone w wodach porowych, związki organiczne docierające z toni wodnej jako detrytus i ulegające mineralizacji tlenowej w górnej części osadu oraz denitryfikacji i degradacji beztlenowej w warstwach niżej położonych. Stężenia tlenu rozpuszczonego, siarkowodoru i siarczanów. Poza formami organicznymi węgla, azotu, fosforu i krzemu model uwzględnia także nieorganiczne związki fosforu z żelazem, które w warunkach redukcyjnych ulegają rozpadowi, a także bardzo trwałe związki fosforu z glinem i wapniem

    W obszarze całego Bałtyku model EcoSat ma rozdzielczość 3 mile morskie (ok. 5,5 km). Model działa operacyjnie i uwzględnia dopływ promieniowania słonecznego obliczanego z uwzględnieniem aktualnych danych satelitarnych z modelu SolRad.

    Walidacja (ocena dokładności)

    Dokładność wyznaczania stężeń tlenu rozpuszczonego w Bałtyku za pomocą modelu EcoSat oceniono na podstawie różnicy stężeń obliczonych za pomocą modelu i pomiarów wykonanych monitoringu prowadzonego w ramach ICES w okresie lat 2010-2014. Błąd statystyczny, wyrażony jako odchylenie standardowe tych różnic oszacowano na 1.16 g m-3. Błąd systematyczny (średnia różnica) wynosi 0.18 g m-3.

    Odnośniki do parametru w Systemie SatBałtyk:

    Tlen: 0m (model EcoSat)

    Tlen:3m (model EcoSat)

    Tlen: 5m (model EcoSat)

    Tlen: 10m (model EcoSat)

    Tlen: 20m (model EcoSat)

    Tlen: 30m (model EcoSat)

    [1] Ołdakowski B., Kowalewski M., Jędrasik J. Szymelfenig M., 2005, Ecohydrodynamic Model of the Baltic Sea, Part I: Description of the ProDeMo model, Oceanologia, 47 (4), 477–516

    [2] Kowalewski M., 2015, The flow of nitrogen into the euphotic zone of the Baltic Proper as a result of the vertical migration of phytoplankton: An analysis of the long-term observations and ecohydrodynamic model simulation, Journal of Marine Systems, 145, 53-68, DOI 10.1016/j.jmarsys.2015.01.003