Исследователи создали высокоразрешающую физико-биогеохимическую модель для Индо-Тихоокеанского региона

Индо-Тихоокеанский регион является зоной конвергенции с самым высоким биоразнообразием в Мировом океане. Однако предыдущие модели были недостаточно детальными, чтобы разрешить сложный рельеф основных проливов. Команда под руководством профессора Инь Баошу из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) создала высокоразрешающую физико-биогеохимическую модель, охватывающую весь Индо-Тихоокеанский регион. Физическая модель способна характеризовать многоуровневые динамические процессы в океане и воспроизводить сезонные изменения переноса вод в основных проливах. Исследование было опубликовано в Journal of Geophysical Research: Oceans 29 октября.

Точность биогеохимической динамики в численном моделировании сильно зависит от настройки биологических параметров, которую необходимо проводить отдельно для различных регионов. Для оптимизации даже одного параметра могут потребоваться десятки экспериментов. Чтобы подобрать оптимальный набор нескольких ключевых параметров, теоретически могут потребоваться десятки тысяч вычислительных экспериментов, что делает задачу невыполнимой для трёхмерных высокоразрешающих моделей. В данном исследовании учёные применили метод условного нелинейного оптимального возмущения (CNOP), что позволило оптимизировать параметры модели за значительно меньшее число экспериментов.

На основе результатов усовершенствованной модели исследователи изучили физические механизмы, контролирующие сезонную изменчивость концентрации хлорофилла на поверхности в районе пролива Ломбок. Из-за значительных вариаций глубины перемешанного слоя и неоднородной океанической динамики внутри и под ним, результаты анализа бюджета в перемешанном слое и на фиксированной глубине различались. Их необходимо комбинировать для понимания физических механизмов. Под совместным влиянием экваториальных волн Кельвина и локального ветрового воздействия прибрежное течение изменялось и влияло на перенос питательных веществ с полугодовой периодичностью. В перемешанном слое вода, богатая питательными веществами, формировалась в основном за счёт оффшорного эйкмановского переноса, а не за счёт прямой локальной апвеллинга.

«Это исследование представляет собой первую высокоразрешающую биогеохимическую симуляцию, оптимизированную методом CNOP», — заявил первый автор работы доктор Гао Гуаньдун. «Наше исследование раскрыло физические механизмы высокой первичной продуктивности в районе пролива Ломбок. Оно заложило модельную и теоретическую основу для понимания высокого биоразнообразия в Индо-Тихоокеанском регионе», — добавил автор-корреспондент профессор Ян Дэчжоу.