PCLake
પી. સી. લેક એક ગતિશીલ, ગાણિતિક મોડેલ છે જેનો ઉપયોગ છીછરા તળાવો અને તળાવોમાં યુટ્રોફિકેશન અસરોનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. પી. સી. લેક પોષક ચક્રના સામાન્ય માળખામાં સ્પષ્ટપણે સૌથી મહત્વપૂર્ણ જૈવિક જૂથો અને તેમના આંતરસંબંધોને રજૂ કરે છે. પી. સી. લેકનો ઉપયોગ વૈજ્ઞાનિક અને જળ પ્રબંધકો બંને દ્વારા થાય છે. પી. સી. લેક 2019 માં પી. સી. લેક + સુધી લંબાવવામાં આવ્યું છે, જે સ્તરીકરણ તળાવો પર લાગુ કરી શકાય છે. પૃષ્ઠભૂમિ સામાન્ય રીતે, છીછરા તળાવો બે વિરોધાભાસી વૈકલ્પિક સ્થિર સ્થિતિઓમાંથી એકમાં હોય છેઃ ડૂબી ગયેલા મેક્રોફાઇટ્સ અને માછલીખોર માછલીઓ સાથેની સ્પષ્ટ સ્થિતિ, અથવા ફાયટોપ્લાંકટન અને બેન્થિવોરસ માછલીઓ દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવતી અશાંત સ્થિતિ. એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં પરિવર્તન મોટે ભાગે પોષક તત્ત્વો (ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજન) ના આંતરસંચાલન દ્વારા સંચાલિત થાય છે. જો પોષક તત્ત્વોનું ભારણ નિર્ણાયક મૂલ્ય કરતાં વધી જાય, તો યુટ્રોફિકેશન સ્પષ્ટ સ્થિતિમાંથી અસ્પષ્ટ સ્થિતિ તરફ વળવાનું કારણ બને છે. શહેરી જળ પ્રદૂષણ અને/અથવા કેચમેન્ટ વિસ્તારોમાં સઘન કૃષિના પરિણામે, વિશ્વના ઘણા છીછરા તળાવો અને તળાવો ગંદા પાણી અને નબળી ઇકોલોજીકલ ગુણવત્તા સાથે યુટ્રોફિક સ્થિતિમાં છે. આ અશાંત સ્થિતિમાં, તળાવ ઝેરી સાયનોબેક્ટેરિયા (જેને વાદળી-લીલા શેવાળ પણ કહેવાય છે) ના શેવાળના મોરને પણ આધિન બને છે. જો કે સ્પષ્ટ સ્થિતિની પુનઃપ્રાપ્તિ મુશ્કેલ છે કારણ કે સ્વીચ બેક માટે નિર્ણાયક પોષક લોડિંગ ઘણીવાર અસ્થિર સ્થિતિ તરફના નિર્ણાયક લોડિંગ કરતા ઓછું જોવા મળે છે. આ રીતે પોષક તત્ત્વોના ઇનપુટને ઘટાડવાથી આપમેળે સ્વચ્છ પાણીના તબક્કા તરફ પાછા વળવું નહીં પડે. તેથી, સિસ્ટમ હિસ્ટ્રેસીસ દર્શાવે છે. એપ્લિકેશન પી. સી. લેક છીછરા તળાવો અને તળાવો પર યુટ્રોફિકેશનની અસરોનો અભ્યાસ કરવા માટે રચાયેલ છે. એક તરફ, વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા આ ઇકોસિસ્ટમ્સના સામાન્ય વર્તનનો અભ્યાસ કરવા માટે આ મોડેલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પી. સી. લેકનો ઉપયોગ વૈકલ્પિક સ્થિર સ્થિતિઓ અને હિસ્ટેરેસિસની ઘટનાઓને સમજવા માટે થાય છે, અને તે પ્રકાશમાં, પાણીની ઊંડાઈ અથવા મેળવવાની લંબાઈ જેવી તળાવની લાક્ષણિકતાઓનું સંબંધિત મહત્વ. છીછરા તળાવો માટે આબોહવા ઉષ્ણતામાનની સંભવિત અસરોનો પણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. બીજી બાજુ, પી. સી. લેકને તળાવ જળ સંસાધન સંચાલકો દ્વારા લાગુ કરવામાં આવે છે જે ગંદી સ્થિતિને અનિચ્છનીય માને છે. તેઓ તેમના ચોક્કસ તળાવો માટે નિર્ણાયક ભારને વ્યાખ્યાયિત કરવા અને પુનઃસ્થાપનના પગલાંની અસરકારકતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મોડેલનો ઉપયોગ કરી શકે છે. આ હેતુ માટે એક મેટા-મોડલ પણ વિકસાવવામાં આવ્યું છે. સંપૂર્ણ ગતિશીલ મોડેલ ચલાવવાની જરૂર વગર, માત્ર થોડા મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોના આધારે ચોક્કસ તળાવ માટે નિર્ણાયક લોડિંગ મૂલ્યોનો અંદાજ મેળવવા માટે જળ સંચાલકો દ્વારા મેટા-મોડેલનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ગાણિતિક રીતે મોડલ સામગ્રી, પી. સી. લેક કપલ્ડ ડિફરન્શિયલ સમીકરણોના સમૂહથી બનેલું છે. મોટી સંખ્યામાં સ્થિતિ ચલ (> 100) અને પરિમાણો (> 300) સાથે, મોડેલને પ્રમાણમાં જટિલ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. મુખ્ય જૈવિક ચલો ફાયટોપ્લાંકટન અને ડૂબી ગયેલી જળચર વનસ્પતિ છે, જે પ્રાથમિક ઉત્પાદનનું વર્ણન કરે છે. એક સરળ ખાદ્ય જાળ ઝૂપ્લાંકટન, ઝુબેંથોસ, યુવાન અને પુખ્ત સફેદ માછલી અને માછલીખોર માછલીઓથી બનેલી છે. મુખ્ય અજૈવિક પરિબળો પારદર્શકતા અને પોષક તત્ત્વો ફોસ્ફરસ (પી), નાઇટ્રોજન (એન) અને સિલિકા (સી) છે. મોડેલના આધાર પર પાણી અને પોષક બજેટ (અંદર અને બહાર) છે. આ મોડેલ સંપૂર્ણપણે મિશ્ર જળાશયનું વર્ણન કરે છે અને તેમાં જળ સ્તંભ અને ઉપરના કાંપના સ્તર બંનેનો સમાવેશ થાય છે. એન, પી અને સી માટેના એકંદર પોષક ચક્રને સંપૂર્ણપણે બંધ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે (અંદર અને બહારના પ્રવાહ અને ડિનાઇટ્રીફિકેશન સિવાય). આ મોડેલના ઇનપુટ્સ છેઃ તળાવ જળવિજ્ઞાન, પોષક તત્વોનું વહન, પરિમાણો અને કાંપની લાક્ષણિકતાઓ. આ મોડેલ ક્લોરોફિલ-એ, પારદર્શિતા, સાયનોબેક્ટેરિયા, વનસ્પતિ આવરણ અને માછલીના બાયોમાસની ગણતરી કરે છે, તેમજ પોષક તત્ત્વો એન, પી અને સી અને ઓક્સિજનની સાંદ્રતા અને પ્રવાહની ગણતરી કરે છે. વૈકલ્પિક રીતે, કાદવવાળી વનસ્પતિ અને તળાવ સાથે જળ વિનિમય સાથે વેટલેન્ડ ઝોનનો સમાવેશ કરી શકાય છે. 40 થી વધુ યુરોપીયન (પરંતુ મુખ્યત્વે ડચ) તળાવો પર પી. સી. લેકને પોષક તત્ત્વો, પારદર્શિતા, ક્લોરોફિલ અને વનસ્પતિ માહિતી સામે માપાંકિત કરવામાં આવે છે અને વ્યવસ્થિત સંવેદનશીલતા અને અનિશ્ચિતતાનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે. જો કે પી. સી. લેકનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ડચ તળાવો માટે થાય છે, જો પરિમાણોને સમાયોજિત કરવામાં આવે અથવા મોડેલમાં કેટલાક નાના ફેરફારો કરવામાં આવે તો આ મોડેલ અન્ય પ્રદેશોમાં તુલનાત્મક બિન-સ્તરીકરણ તળાવોને પણ લાગુ પડે તેવી શક્યતા છે. મોડલ ડેવલપમેન્ટ પી. સી. લેકનું પ્રથમ વર્ઝન (જે તે સમયે પી. સી. એલ. ઓ. એસ. તરીકે ઓળખાતું હતું) 1990ના દાયકાની શરૂઆતમાં નેધરલેન્ડ નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પબ્લિક હેલ્થ એન્ડ ધ એન્વાયર્નમેન્ટ (આર. આઈ. વી. એમ.) ખાતે લેક લૂઝડ્રેક્ટ પર સંશોધન અને પુનઃસ્થાપન પ્રોજેક્ટના માળખામાં બનાવવામાં આવ્યું હતું. ત્યારથી તે વિસ્તૃત અને સુધારવામાં આવ્યું છે. પી. સી. લેકની સમાંતર, પી. સી. ડીચ બનાવવામાં આવી હતી, જે ખાડાઓ અને અન્ય રેખીય જળાશયો માટે ઇકોસિસ્ટમ મોડેલ છે. આ નમૂનાઓ નેધરલેન્ડ એન્વાયર્નમેન્ટલ એસેસમેન્ટ એજન્સી (પીબીએલ) ના ડો. જાન એચ. જેન્સે અને તેમના સાથીદારો દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જે અગાઉ આરઆઈવીએમનો ભાગ હતા. 2009 થી, આ મોડેલ પીબીએલ અને નેધરલેન્ડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ઇકોલોજીની સંયુક્ત માલિકીનું છે, જ્યાં જળચર-ઇકોલોજીકલ સંશોધન સાથે સંબંધિત પી. સી. લેકનો વધુ વિકાસ અને ઉપયોગ થઈ રહ્યો છે. ઇકોસિસ્ટમ મોડેલ પાણી ગુણવત્તા મોડેલિંગ ઇકોપેથ સંદર્ભો ગાણિતિક મોડેલિંગ પર્યાવરણીય રસાયણશાસ્ત્ર પણ જુઓ.