Οικοσύστημα
Μοντέλο πρόγνωσης οικοσυστήματος
Ανάπτυξη και εφαρμογή: ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε.
Επιστημονικός υπεύθυνος: Δρ. Γιώργος Τριανταφύλλου
Το σύστημα οικολογικής προσομοίωσης του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ αποτελείται από δύο αριθμητικά μοντέλα, συζευγμένα σε πραγματικό χρόνο: το υδροδυναμικό μοντέλο, που έχει βασιστεί στο Princeton Ocean Model (POM) (Blumberg and Mellor, 1978) και εφαρμόζεται στην περιοχή της Μεσογείου με οριζόντια ανάλυση 1/100 και κατακόρυφη 24 σ-επίπεδων, και ένα βιογεωχημικό μοντέλο κατώτερου τροφικού επιπέδου, το οποίο βασίζεται στο European Regional Seas Ecosystem Model (ERSEM, Baretta et al., 1995; Blackford et al., 2004; Petihakis et al. 2002). Ένα σχήμα αφομοίωσης δεδομένων εφαρμόζεται σε εβδομαδιαία βάση στις φυσικές παραμέτρους (Korres et al., 2008), ενώ για την μεταφορά των βιολογικών μεταβλητών χρησιμοποιείται ένα συντηρητικό σχήμα δεύτερης τάξης (Lin et al., 1994).
Αποδίδοντας τα βασικότερα χαρακτηριστικά του οικοσυστήματος της Μεσογείου, το οικολογικό μοντέλο περιλαμβάνει τρεις κύριες λειτουργικές ομάδες (πρωτογενείς παραγωγοί, θηρευτές και αποικοδομητές), δίνοντας τη δυνατότητα περιγραφής των κυριότερων διεργασιών που αφορούν στον κύκλο του άνθρακα, με κάθε ομάδα να υποδιαιρείται σε επιμέρους υποομάδες με βάση το μέγεθος ή/και τη μέθοδο τροφοληψίας, δημιουργώντας ένα πλέγμα δέκα μεταβλητών. Τέσσερεις από αυτές ανήκουν στο φυτοπλαγκτόν (διάτομα, νανοπλαγκτόν, πικοπλαγκτόν, δινομαστιγωτά), τρεις στους θηρευτές (μεσοζωοπλαγκτόν, μικροζωοπλαγκτόν, ετερότροφα δινομαστιγωτά), μία στους αποικοδομητές (βακτήρια), ενώ δύο αντιπροσωπεύουν την νεκρή οργανική ύλη (σωματιδιακή και διαλυτή). Η ροή του άνθρακα στο πλέγμα του μοντέλου καθορίζεται από διεργασίες που συνδέονται τόσο με την φυσιολογία όσο και με τον πληθυσμό κάθε ομάδας, όπως η ανάπτυξη, η αναπνοή, η απέκκριση, η θνησιμότητα, η θήρευση κλπ., ενώ η δυναμική των θρεπτικών αλάτων συνδέεται με αυτή του άνθρακα μέσα από ένα σχήμα μεταβλητού λόγου C:N:P:Si των διαφόρων ομάδων.
Για την δημιουργία των αρχικών πεδίων θρεπτικών αλάτων στο πλέγμα του μοντέλου, χρησιμοποιήθηκε η κλιματολογία Medatlas 2002 (http://www.ifremer.fr/medar/). Οι εισροές από τα κυριότερα ποτάμια της Μεσογείου (Πάδος(Po), Ροδανός (Rhone), Έβρος (Ebro), Νείλος (Nile)) και του Β. Αιγαίου (Αξιός, Στρυμώνας, Νέστος, Έβρος, Πηνειός) περιγράφονται στο μοντέλο με βάση δεδομένα από το πρόγραμμα EU-SESAME (θρεπτικά άλατα) και διαθέσιμα δεδομένα από τη βιβλιογραφία ((Moutin et al., 1998, για τον Ροδανό ποταμό; Degobbis et al., 1990, για τον Πάδο; Skoulikidis et al., 1993, για το Β.Αιγαίο). Για τα νερά της Μαύρης Θάλασσας που εισέρχονται από τα στενά των Δαρδανελίων υιοθετούνται μέσες εποχιακές συγκεντρώσεις για τα θρεπτικά άλατα (Tugrul el a., 2002) και μέσες ετήσιες συγκεντρώσεις για την διαλυτή αργανική ύλη (Polat et al. 1996).
Βιβλιογραφία
Baretta, J.W., W. Ebenhoh and P. Ruardij. The European regional seas ecosystem model, a complex marine ecosystem model, Netherlands Journal of Sea Research, 33, (1995), 233-246.
Blackford, J.C., J,I,Allen, F.J. Gilbert, (2004). Ecosystem dynamics at six contrasting sites: a generic modelling study. Journal of Marine Systems, 52, 191-215.
Blumberg, A.F. and Mellor, G.L., 1978. A Coastal Ocean Numerical Model. In: J. Sunderman and K. Holtz (Editor), Mathematical Modelling of Estuarine Physics. Proceedings of the International Symposium. Springer-Verlag Berlin, Hamburg, pp. 203-214.
Degobbis, D., and M. Gilmartin. 1990. Nitrogen, phosphorus, and biogenic silicon budgets for the northern Adriatic Sea. Oceanologica Acta 13: 31-45.
Korres, G., K. Nittis, I. Hoteit and G. Triantafyllou, 2008. A high resolution data assimilation system for the Aegean Sea hydrodynamics. J. Mar. Syst. (in press).
Lin, S.J., W.C. Chao, Y.C. Sud, and G.K. Walker, 1994. A Class of the van Leer type transport schemes and its application to the moisture transport in a general circulation model, Mon. Wea. Rev., 122, 1575-1593.
Moutin T., P. Raimbault, H. L. Golterman and G. Coste, 1998. The input of nutrients by the Rhone into the Mediterranean Sea: recent observations and comparison with earlier data, Hydrobiologia 373/374, 237-246.
Petihakis, G., G. Triantafyllou, I.J. Allen, I. Hoteit, C. Dounas, Modelling the spatial and temporal variability of the Cretan Sea ecosystem, Journal of Marine Systems 36 (3-4) (2002) pp. 173-196.
Polat C. and S. Tugrul, (1996). Chemical exchange between the Mediterranean and Black Sea via the Turkish straits. CIESM Science Series No.2, Bull. De l'Institut Oceanog., 17, 167-186.
Skoulikidis, N.T., (1993). Significance evaluation of factors controlling river water composition, Env. Geo., 22, 178-185.
Tugrul, S., S.T. Besiktepe and I. Salihoglou, (2002). Nutrient exchange fluxes between the Aegean and Black Seas through the Marmara Sea, Med. Mar. Sci., 3/1, 33-42.
