Дисципліна: Моделювання та прогнозування стану довкілля

Кількість годин (кредитів ЄКТС): 150 (5)

Мета навчальної дисципліни: формування у студентів теоретичних знань і практичних навичок у галузі математичного моделювання фізичних і біотичних процесів під впливом природних і антропогенних чинників у довкіллі та прогнозування змін його стану на різних рівнях.

Результати навчання за навчальною дисципліною:

знати:

- типи моделей, що використовуються в галузі охорони довкілля;

- етапи моделювання та їх послідовність;

- елементарні функції та їх застосування в математичних моделях;

- принципи застосування диференціальних рівнянь при моделюванні екологічних процесів;

- основні положення математичної статистики та умови використання регресійних моделей;

- процедуру аналізу і моделювання часових рядів;

- методи прогнозування на основі регресійної моделі та моделі часового ряду;

- основні моделі гідроекологічних процесів і водних екосистем, процесів переносу забруднювальних речовин в атмосферному повітрі, ґрунтовому середовищі;

- види прогнозів забруднення атмосфери, водного середовища, ґрунтового та рослинного покриву;

- основи створення природоохоронної геоінформаційної системи;

- моделі екологічних систем;

- динаміку чисельності популяцій, біоценозів, трофічного ланцюга;

- сучасні моделі і прогнози глобальних біосферних процесів, біогеохімічних циклів, кругообігу елементів в біосфері;

- стратегії сталого розвитку;

вміти:

- визначати тип моделі;

- виконувати необхідні розрахунки параметрів моделі;

- обирати початкові і граничні умови при верифікації математичних моделей;

- за результатами моделювання визначати фактори антропогенного впливу на стан навколишнього природного середовища та окремих екосистем;

- розробляти і використовувати моделі популяційної екології;

- використовувати методи математичного та імітаційного моделювання для прогнозування забруднень повітря, поверхневих вод, ґрунтів та рослинного покриву;

- оцінювати адекватність і ефективність прогностичних схем;

- інтерпретувати дані глобального моніторингу з точки зору сучасних моделей біогеохімічних циклів.

Зміст дисципліни (тематика):

Тема 1.         Понятійний апарат та загальні принципи моделювання і прогнозування стану довкілля.

Тема 2.         Поняття «модель». Класифікація моделей. Поняття «прогноз» і "прогнозування". Основні засади математичного моделювання і прогнозування в екології.

Тема 3.         Екологічний підхід до вивчення довкілля в умовах інтенсивного антропогенного впливу. Природа та властивості основних речовин, забруднюючих навколишнє середовище.

Тема 4.         Основні принципи математичного та імітаційного моделювання.

Тема 5.         Статистичні методи моделювання і прогнозування стану довкілля. Математична статистика. Регресійні моделі. Аналіз і моделювання часових рядків. Прогнозування на основі регресійної моделі та моделі часового ряду.

Тема 6.         Моделювання і прогнозування наслідків антропогенного впливу на довкілля.

Тема 7.         Моделювання процесів забруднення атмосфери великих міст і їх впливу на термічний режим атмосфери. Фізичні основи прогнозування забруднення повітря. Прогнозування метеорологічних умов забруднення атмосфери.

Тема 8.         Моделювання основних процесів життєдіяльності рослин. Математичне моделювання процесу поглинання важких металів ґрунтом і рослинами.

Тема 9.         Математичні моделі популяційної екології. Моделі типу "хижак – жертва". Загальні принципи моделювання екологічних систем.

Тема 10.       Моделювання динаміки чисельності окремих популяцій. Моделювання трофічного ланцюга.

Тема 11.       Підходи до математичного моделювання урбаністичних екосистем.

Тема 12.       Моделювання і прогнозування глобальних біосферних процесів.

Тема 13.       Моделі глобальних біогеохімічних циклів у біосфері.

Тема 14.       Сучасні моделі кругообігу елементів у системі атмосфера-рослинність-грунти-океан.

Тема 15.       Моделювання у процесі оцінки стратегій розвитку суспільства. Моделювання у процесі вибору та оцінки стратегії сталого розвитку.

Види робіт: лекції, практичні і лабораторні заняття, самостійне опрацювання матеріалу, виконання індивідуальних завдань, виконання завдань для самоперевірки, виконання модульних контрольних робіт, складання іспиту.