Междисциплинарная лаборатория математического моделирования почвенных систем | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Междисциплинарная лаборатория математического моделирования почвенных систем

Лаборатория создана в Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАН на основе совместной работы творческого коллектива ученых и специалистов разных профилей - почвоведов, физиков, прикладных математиков. В основные задачи лаборатории входит развитие математического моделирования почв как сложных систем, а также разработка алгоритмов сбора и обработки данных мониторинга почвенных свойств. Лаборатория ведет совместные проекты с другими научными организациями и технологическими институтами.

Сайт лаборатории: ilmmss.github.io

Об исследованиях
Исследовательские проекты имеют целью изучение устойчивости биосферы, через исследование почвенного покрова как сложной самоорганизованной системы. Связь с атмосферой исследуется через функцию исходящего потока углекислого газа, образующегося в результате разложения органического вещества микроорганизмами (гетеротрофное дыхание). Изучение природы устойчивости почвенного покрова и возможности в нем быстро нарастающих резких изменений требует междисциплинарного системного подхода.

Проводятся численные эксперименты моделирования различных режимов функционирования почвы, исходя из задания динамики микропроцессов. Исследуются оптимальные агрофизические режимы, способные максимально повысить плодородие почв, не приводя к их деградации. В настоящем системном подходе охватываются физика, химия, микробиология почв и методы математической и статистической физики, нелинейной динамики, численные методы, программирование.

До настоящего времени не имеется научно обоснованной расчетной схемы формирования устойчивой агрегатной структуры почв, почвенного профиля. Ведется разработка фундаментальных подходов к решению этой проблемы при помощи динамического моделирования. Существующие гипотезы имеют качественный статистический характер и, соответственно, не дают прогнозных моделей и возможности управления процессом агрегатообразования.

Разрабатываемая модель может быть применена для прогнозирования изменения свойств почвы, в частности, физической структуры, поливариантных расчетов при различных воздействиях (механических, химических, гидравлических и др), а также и потока углекислого газа при изменении климата. Такая динамическая модель структуры почвы позволит обосновать количественное предсказание взаимосвязи структуры почвы и скорости разложения органического вещества в почве, процессов проградации, деградации структуры под действием природно-климатических и антропогенных факторов.

Сотрудники отдела

 

ФИО

Должность, научная степень

Контакты

Направления деятельности

Васильева Надежда Аркадьевна

Заведующий лабораторией, к.б.н. 

nadezda.vasilyeva@gmail.com

Научное руководство направлением, моделирование нелинейной динамики в сложных системах

 

Владимиров Артем Алексеевич

Cтарший научный сотрудник, к.ф-м.н. 

Разработка математических моделей, обеспечение физической обоснованности моделей. Научное со-руководство студентами, магистрантами и аспирантами лаборатории.

Пашков Александр Анатольевич

Научный сотрудник

Обеспечение математической постановки задач, помощь в написании расчетных программ, параллельное программирование.

 

Васильев Тарас Аркадьевич

Научный сотрудник

Экспертная помощь в создании рабочего сервера лаборатории. Экспертная помощь по масштабируемости решаемых лабораторией задач.

 

Зайцева Мария Федоровна

Младший научный сотрудник

Аналитическое исследование нелинейной динамики в моделях, бифуркационный анализ, проведение численных экспериментов.

Матвеев Сергей Александрович

Младший научный сотрудник

Обеспечение программной реализации субмодели почвенной агрегации и разработка быстрого алгоритма параметризации моделей. Запуск расчетов на суперкомпьютере.