Аналитическое и численное исследование задачи динамики планктонных популяций при наличии микропластика

Abstract

Статья посвящена исследованию и численной реализации математической модели динамики планктонных популяций в водной среде при ее загрязнении частицами микропластика. Приводится постановка начально-краевой задачи динамики планктонных популяций и микропластика, а также описывается подход к линеаризации рассматриваемой непрерывной модели. Представлены результаты исследования близости решений линеаризованной и исходной начально-краевых задач энергетическим методом в норме гильбертова пространства $L_2$. Проведена аппроксимация непрерывной модели динамики планктонных популяций со вторым порядком точности относительно шагов пространственной сетки с учетом граничных условий второго и третьего рода. Для численного решения поставленной задачи разработан программный комплекс для моделирования задач биологической кинетики, геохимических циклов и трансформации микропластика. На основе разработанного программного комплекса проведен численный эксперимент, который показал накопление частиц микропластика в загрязнениях в западной части Таганрогского залива (восточной части Азовского моря) при возникновении устойчивых вихревых структур течений.