Канадский Арктический архипелаг

 

Точечные модели – это модели, в которых искомые величины зависят только от времени (это все модели, рассмотренные ранее).

 

Распределённые модели – это модели, в которых величины меняются не только во времени, но и в пространстве.

 

В дальнейшем будут рассмотрены системы, в которых могут возникать устойчивые пространственные неоднородные связи, возникающие в результате развития неустойчивостей в однородной диссипативной среде (в среде, которая не получает энергии из вне). Такие структуры принято называть диссипативными. В 1952-ом году Алан Тьюринг основал теорию диссипативных сред.

 

Базовая модель теории распределённых или диссипативных систем описывается следующей системой уравнений:

 

 

и – это, кроме всего прочего, ещё и функции, описывающие процессы в распределённых системах

и – это функции среды

и – скорости распределения возмущений по осям и соответственно

– величина, равная радиальной координате, .

 

Иногда данные уравнения называют распределёнными или диффузионными.

 

Эта модель описывает процессы самопроизвольного возникновения и распространения волн в распределённых системах, которые также называются процессами самоорганизации.

 

Автоволны – это периодические самоподдерживающиеся волны или активности. В зависимости от видов функций , , в системе могут возникать следующие типа поведения и самоорганизации.

 

<вставить рисунки сюда>

 

5 – Стационарное неоднородное распределение переменных в пространстве диссипативной структуры.

 

6 – Генерация волн автономным источником импульсной активности. В качестве такого источника могут быть локальные возмущения переменных.

 

Общим условием развития процессов самоорганизации является появление неустойчивости в исходной распределённой системе. Такие неустойчивости могут возникнуть, если отклонение от состояния равновесия превышает критическое. В частности, такие неустойчивости могут возникнуть в системах с особой точкой типа “седло”, а “неустойчивый узел” может вызвать даже возникновение бегущих волн конечной амплитуды или стоячих волн.

 

Диссипативная структура, возникающая в результате неустойчивости, в реальном мире может поддерживаться за счёт постоянного притока энергии и вещества. Например, стоячие волны.

 

Для возникновения диссипативных структур нужно, чтобы уравнение, описывающее процессы в системе, были нелинейными. Кроме того, процессы в системе должны протекать согласовано. Изучением таких систем занимается синергетикой – междисциплинарная область или наука.

 

 

ТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ МОДЕЛЬ (БРЮССЕЛЛЯТОР)

 

Тримолекулярная модель описывает и позволяет исследовать структуру, которая при разных значениях параметров может обладать различным поведением во времени и пространстве. Система, описывающая такую модель, выглядит так:

 

 

Вещества и распределены равномерно, вещества и выпадают в осадок, вещества и участвуют в химических процессах, и всё это описывается диффузионным уравнением:

 

 

, – это функции, – радиальная координата. Радиальная координата обеспечивает зависимость системы от пространства. Это делает систему распределённой. Чтобы сделать её точечной, следует абстрагироваться от пространства. Тогда .

 

Решим систему. Т. е. выделим и исследуем её особые точки.

Для этого правые части уравнений приравняем к нулю.

 

 

Получили:

 

1) не существует

 

2) y=bxy=ba

 

a+bx-b+1x=0

 

x=0

 

<вставить рисунки сюда>

 

В распределённых системах возможно появление неустойчивости седлового типа, которое приводит к возмущению в пространстве однородной системы и развитию в ней пространственно-неоднородных стационарных режимов.

 

Например, Dl,d – это область протекания реакции, причём l – длина области, d – диаметр области (продолговатый цилиндрический сосуд). При определении размерности области и длин волн λ возможно определить характер неоднородности и характер пространства в системе. В такой системе возможно возникновении периодических структур, независящих от времени. Для их появления необходимо, чтобы величины Dx и Dy не были равны. Коэффициенты a* и b* должны удовлетворять условию b=1+a2 .

 

В тримолекулярные модели также возможны режимы в виде устойчивых и бегущих волн. Непрерывное изменение параметров задачи... <продолжаем на след. лекции>.

Канадский Арктический архипелаг

Географическое положение. Геологическое строение. Рельеф. Полезные ископаемые. Климатические условия. Растительность и животный мир.Население и экологические проблемы.

Географическое положение. Наиболее крупные острова, входящие в состав архипелага,— Баффинова Земля (476 тыс. км²), остров Элсмир (203.тыс. км²) и остров Виктория (213,8 тыс. км²). К этому региону следует также отнести выступающие далеко на север полуострова Бутия и Мелвилл. На острове Батерст в центральной части архипелага располагается один из двух главных магнитных полюсов Земли (77° 36' с.ш. 102° 48' з.д.) (смотрите карту физико-географического районирования Северной Америки со ссылками на фотографии природы данного региона).

Межостровное море Баффина имеет слабую связь с Северным Ледовитым океаном, а на юге свободно сообщается с акваториями Атлантики. Поэтому температура воды на его поверхности летом повышается до 5 °С, хотя в высоких широтах поверхность морей слабо нагревается даже летом, и большое количество тепла тратится на таяние льдов. Большую часть года море Баффина покрыто плавучим и неподвижным сплоченным льдом, но к середине августа площадь свободной воды занимает почти 80 % пространства моря. Проливы между островами архипелага покрыты льдом 9-10 мес. в году. Особенность ледовых условий моря Баффина — большое количество айсбергов, отделяющихся в основном от ледников западного побережья Гренландии.

Самое северное из всех арктических морей — море Линкольна — целиком расположено севернее 80° с.ш. Здесь господствуют суровые климатические условия с низкими температурами, сильными ветрами и небольшим количеством осадков. Температура воды на поверхности моря повсюду имеет отрицательные значения (от -1,8 °С зимой до -1 °С летом). За исключением 1-2 летних месяцев море полностью покрыто льдом.

Геологическое строение. Острова Канадского Арктического архипелага недавно отделились от материка. Возможно, многие проливы между ними представляют собой затопленные речные долины, пересекавшие существовавшую еще в конце неогена сушу. О недавних тектонических движениях свидетельствуют часто повторяющиеся землетрясения и выходы горячих источников, обнаруженные на некоторых островах.

Учитывая геолого-тектонические и геоморфологические особенности, архипелаг можно разделить на три части, продолжающие соответствующие структурные зоны материка.

Рельеф. Южная и восточная части Баффиновой Земли, восток острова Девон и юго-восток острова Элсмир представляют собой древнее кристаллическое нагорье (продолжение Канадского щита). Высоты там достигают 1500-2500 м, крутые скалистые склоны подходят к самому побережью и обрываются к фьордам. Около восточных побережий крупных островов много мелких скалистых островков, на которых видны следы работы ледника.

Горы занимают также север острова Элсмир и остров Аксель-Хейберг, но они принадлежат к нижнепалеозойским складчатым сооружениям, продолжающим горы Восточной Гренландии (Иннуитская система).

Вся западная часть архипелага, начиная от Баффиновой Земли и острова Девон, относится к Северо-Американской плите и имеет равнинный рельеф со сравнительно небольшими высотами. Плоские плато, сложенные горизонтально залегающими осадочными породами, обрываются к многочисленным заливам.В рельефе островов повсюду видны следы воздействия древнего и современного оледенений. В некоторых районах архипелага современное оледенение представлено обширными фирновыми полями, долинными и каровыми ледниками. На острове Элсмир толщина фирнового покрова достигает 600 м. Крупные фирновые поля, дающие начало долинным ледникам, есть также на островах Аксель-Хейберг, Девон и на Баффиновой Земле. На севере архипелага имеются шельфовые ледники, в западной части ледников нет. Это связано с большой сухостью климата и меньшими абсолютными высотами.

Полезные ископаемые. Недра островов Канадского Арктического архипелага располагают значительными минеральными ресурсами, добыча которых сдерживается отдаленностью и труднодоступностью территории. Разработка полезных ископаемых для хрупкой арктической природы чревата негативными экологическими последствиями. В небольших рудниках на севере Баффиновой Земли добывается железная руда, на острове Девон — свинец. Западный шельф и острова (Мелвилл, Батерст и др.) перспективны в отношении нефти и газа (Сведрупский бассейн). Однако даже разведочное бурение привело к значительному загрязнению и нанесло ущерб крайне уязвимым арктическим экосистемам, после чего работы на арктическом шельфе были приостановлены.

Климатические условия. Климат архипелага суровый, причем, несмотря на островное положение, почти везде резко континентальный (рис. 67).

Рис. 67. Годовой ход температур и осадков на островах Канадского Арктического архипелага

Летом средняя температура не превышает 10 °С, но дневной максимум достигает 21 и даже 24 °С. Средняя температура самого холодного месяца -35 °С, минимум опускается ниже -50 °С. Наиболее теплая зима — в южной части Баффиновой Земли, которую можно отнести к субарктическому климатическому поясу.

Осадков выпадает не более 200-250 мм. Только на востоке под влиянием циклонов количество их несколько возрастает. Значительная часть осадков выпадает летом в виде дождя, а зимой — в виде мелкого сухого снега, который легко сдувает ветер. Крутые склоны и острые вершины гор, как правило, всю зиму лишены снежного покрова.

Растительность и животный мир. Лето очень короткое. В мае еще бывают морозы до -30 °С. На севере архипелага нет ни одного месяца без заморозков. Здесь при отсутствии ледников формируется разреженный растительный покров из мхов и лишайников. Высшие растения в арктических пустынях концентрируются в небольших углублениях или трещинах пород, где накапливается мелкозем. Даже на юге архипелага в течение лета поверхность почвы оттаивает только на несколько сантиметров и становится топкой. Густой мохово-лишайниковый покров и слой торфа препятствуют ее высыханию. В середине июня зацветают растения тундры (полярные маки, одуванчики) и появляется мошкара, донимающая людей и животных. Среди последних встречаются довольно крупные популяции оленей-карибу и овцебыков. Безморозный период продолжается 1-4 мес., но за это короткое время в условиях длинного полярного дня успевают созреть северные ягоды, в основном голубика.

Население и экологические проблемы. В течение 5 тыс. лет коренное население южных островов Канадского Арктического архипелага традиционно занималось охотой, рыболовством, промышляло морского зверя. Сейчас эскимосы составляют 80 % населения региона, которое в целом не превышает несколько тысяч человек. В апреле 1999 г. область преимущественного расселения эскимосов на севере и востоке Северо-Запада Канады стала новой административной единицей этой страны — территорией Нунавут (в пер. с эскимосского — «наша земля»). В состав нового этно-территориального образования площадью более 1 млн. км, вошел практически весь Канадский Арктический архипелаг (за исключением северо-западных районов островов Виктория и Мелвилл, островов Банкс, Принс-Патрик и некоторых более мелких), а также значительные территории к северо-западу от Гудзонова залива (рис. 68).

Рис. 68. Новая административная территория Канады Нунавут

Развитие местного самоуправления не только улучшит ситуацию в таких социальных областях, как образование, здравоохранение и другие, но и позволит коренному населению более активно участвовать в решении природоохранных проблем региона.

В арктических районах Канады насчитывается почти 50 охраняемых природных территорий общей площадью более 462 тыс. км². В их числе — национальный парк Баффин-Айленд (Ауюиттук) на полуострове Камберленд (Баффинова Земля), созданный в 1972 г. на площади более 2 млн га для охраны сухопутных и морских млекопитающих — белого медведя, карибу, моржей, тюленей и пр., а также многочисленных птиц (около 40 видов).