Havene omkring os fungerer som en global maskine der kombinerer basale næringsstoffer med sollys for at understøtte livet i havet. Denne omdannelse bestemmer havenes produktion af fisk, og er en central komponent i reguleringen af jordens klima. På lokal skala kan forekomsten af algeopblomstringer og iltsvind beskrives vha. en matematisk beskrivelse af samspillet mellem næringsstoffer, plankton og årstidssvingningerne. Formålet med dette kursus er at lære at formulere, implementere og vurdere modeller af den primære og sekundære produktion i akvatiske systemer.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive og modellere de basale processer der er relevante for at konstruere boks-modeller af næringsstoffer, plankton, zooplankton og detritus cyklussen (NPZD modeller).
At løse de partielle differentialligninger der beskriver processerne advektion og diffusion vha. differens algoritmer.
Designe, parameterisere, implementere og betjene en NPZ model af en vandsøjle.
Fortolke dynamikken af NPZ modeller gennem årstidscyklussen.
Diskutere styrker og svagheder ved NPZ-type modeller til at forudsige produktion i vandsøjlen, f.eks. forårs- og efterårsopblomstringer og produktions-maxima under overfladen.
Diskutere styrker og svagheder ved agent-baserede og differentiallignings-baserede modeller af marine organismer.
Differentiere mellem proces- og observations-fejl.
Programmere størrelsesstrukturerede modeller af marine organismer.
Beskrive professionelle programværktøjer til økosystemmodellering, og diskuter deres relative styrker og svagheder.
Kursusindhold:
Igennem kurset vil hver student udvikle og implementere en 1D hydrografisk model for en vandsøjle, drevet af årstidens vinde og temperatur, inklusiv en model for næringsstoffer, plankton, zooplankton og detritus (NPZD model). Dette involverer at tilegne sig den basale teori for at løse partielle differentialligninger. Modellen vil blive anvendt til at simulere årstidsvariationen af hydrografi og primær/sekundær produktion. Desuden vil en størrelsesstruktureret model af en enkelt population af større akvatiske organismer (zooplankton, fisk eller marine pattedyr) blive udledt og programmeret. Den anden del af kurset består af en studenterdefineret projekt som kunne involvere at udvide NPZD modellen eller den størrelsesstrukturerede model, anvende den på en specifik situation , eller anvende eksisterende professionelle økologiske modellerings værktøjer på et specifikt praktisk problem (Ecolab, Ecopath etc.).
