PCLake
पी. सी. लेक एक गतिशील, गणितीय मॉडल है जिसका उपयोग उथली झीलों और तालाबों में यूट्रोफिकेशन प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। पी. सी. लेक पोषक चक्रों के सामान्य ढांचे के भीतर स्पष्ट रूप से सबसे महत्वपूर्ण जैविक समूहों और उनके अंतर्संबंधों को मॉडल करता है। पी. सी. लेक का उपयोग वैज्ञानिक और जल प्रबंधक दोनों द्वारा किया जाता है। पी. सी. लेक को 2019 में पी. सी. लेक + तक बढ़ाया गया है, जिसे झीलों के स्तरीकरण पर लागू किया जा सकता है। पृष्ठभूमि आम तौर पर, उथली झीलें दो विपरीत वैकल्पिक स्थिर अवस्थाओं में से एक में होती हैंः जलमग्न मैक्रोफाइट्स और पिस्किवोरस मछलियों के साथ एक स्पष्ट स्थिति, या फाइटोप्लांकटन और बेंथिवोरस मछलियों के प्रभुत्व वाली एक गंदी स्थिति। एक राज्य से दूसरे राज्य में परिवर्तन काफी हद तक पारिस्थितिकी तंत्र में पोषक तत्वों (फॉस्फोरस और नाइट्रोजन) के निवेश से प्रेरित होता है। यदि पोषक तत्वों का भार एक महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाता है, तो यूट्रोफिकेशन स्पष्ट से अशांत अवस्था में बदलाव का कारण बनता है। शहरी जल प्रदूषण और/या जलग्रहण क्षेत्रों में गहन कृषि के परिणामस्वरूप, दुनिया की कई उथली झीलें और तालाब गंदे पानी और खराब पारिस्थितिक गुणवत्ता के साथ यूट्रोफिक स्थिति में हैं। इस अशांत अवस्था में, झील विषाक्त साइनोबैक्टीरिया (जिसे नीला-हरा शैवाल भी कहा जाता है) के शैवाल खिलने के अधीन हो जाती है। हालांकि स्पष्ट स्थिति की पुनर्प्राप्ति मुश्किल है क्योंकि स्विच बैक के लिए महत्वपूर्ण पोषक तत्व लोडिंग अक्सर अशांत स्थिति की ओर महत्वपूर्ण लोडिंग की तुलना में कम पाई जाती है। इस प्रकार पोषक तत्वों के निवेश को कम करने से स्वचालित रूप से स्वच्छ जल चरण में वापस नहीं जाता है। इसलिए, प्रणाली हिस्टैरिसीस दिखाती है। अनुप्रयोग पी. सी. लेक को उथली झीलों और तालाबों पर यूट्रोफिकेशन के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक ओर, मॉडल का उपयोग वैज्ञानिकों द्वारा इन पारिस्थितिकी प्रणालियों के सामान्य व्यवहार का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, पी. सी. लेक का उपयोग वैकल्पिक स्थिर अवस्थाओं और हिस्टैरिसीस की घटनाओं को समझने के लिए किया जाता है, और उस प्रकाश में, झील की विशेषताओं के सापेक्ष महत्व जैसे कि पानी की गहराई या लाने की लंबाई। उथली झीलों के लिए जलवायु वार्मिंग के संभावित प्रभावों का भी अध्ययन किया गया है। दूसरी ओर, पी. सी. लेक को झील जल संसाधन प्रबंधकों द्वारा लागू किया जाता है जो गंदी स्थिति को अवांछनीय मानते हैं। वे मॉडल का उपयोग अपनी विशिष्ट झीलों के लिए महत्वपूर्ण भार को परिभाषित करने और बहाली उपायों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने के लिए कर सकते हैं। इस उद्देश्य के लिए एक मेटा-मॉडल भी विकसित किया गया है। मेटा-मॉडल का उपयोग जल प्रबंधकों द्वारा पूर्ण गतिशील मॉडल को चलाने की आवश्यकता के बिना, केवल कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों के आधार पर एक निश्चित झील के लिए महत्वपूर्ण लोडिंग मूल्यों का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। गणितीय रूप से मॉडल सामग्री, पी. सी. लेक युग्मित विभेदक समीकरणों के एक समूह से बना है। बड़ी संख्या में अवस्था चर (> 100) और मापदंडों (> 300) के साथ, मॉडल को अपेक्षाकृत जटिल माना जा सकता है। मुख्य जैविक चर फाइटोप्लांकटन और जलमग्न जलीय वनस्पति हैं, जो प्राथमिक उत्पादन का वर्णन करते हैं। एक सरल खाद्य जाल जूप्लैंक्टन, ज़ूबेंथोस, युवा और वयस्क सफेद मछली और मछुवाही मछलियों से बना है। मुख्य अजैविक कारक पारदर्शिता और पोषक तत्व फॉस्फोरस (पी), नाइट्रोजन (एन) और सिलिका (सी) हैं। मॉडल के आधार पर पानी और पोषक तत्वों के बजट (अंदर और बाहर) हैं। मॉडल एक पूरी तरह से मिश्रित जल निकाय का वर्णन करता है और इसमें जल स्तंभ और ऊपरी तलछट परत दोनों शामिल हैं। एन, पी और सी के लिए समग्र पोषक चक्रों को पूरी तरह से बंद के रूप में वर्णित किया गया है (इन और आउटफ्लो और डिनाइट्रिफिकेशन को छोड़कर)। मॉडल के इनपुट हैंः झील जल विज्ञान, पोषक तत्वों की लोडिंग, आयाम और तलछट विशेषताएँ। मॉडल क्लोरोफिल-ए, पारदर्शिता, साइनोबैक्टीरिया, वनस्पति आवरण और मछली बायोमास के साथ-साथ पोषक तत्वों एन, पी और सी, और ऑक्सीजन की सांद्रता और प्रवाह की गणना करता है। वैकल्पिक रूप से, दलदली वनस्पति और झील के साथ जल विनिमय के साथ एक आर्द्रभूमि क्षेत्र को शामिल किया जा सकता है। पी. सी. लेक को 40 से अधिक यूरोपीय (लेकिन मुख्य रूप से डच) झीलों पर पोषक तत्व, पारदर्शिता, क्लोरोफिल और वनस्पति डेटा के खिलाफ कैलिब्रेट किया जाता है, और व्यवस्थित संवेदनशीलता और अनिश्चितता विश्लेषण किया गया है। हालाँकि पी. सी. लेक का उपयोग मुख्य रूप से डच झीलों के लिए किया जाता है, लेकिन यह संभावना है कि मॉडल अन्य क्षेत्रों में तुलनीय गैर-स्तरीकरण झीलों पर भी लागू होता है, यदि मापदंडों को समायोजित किया जाता है या मॉडल में कुछ छोटे बदलाव किए जाते हैं। मॉडल विकास पी. सी. लेक का पहला संस्करण (जिसे तब पी. सी. एल. ओ. एस. कहा जाता था) 1990 के दशक की शुरुआत में नीदरलैंड नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर पब्लिक हेल्थ एंड द एनवायरनमेंट (आर. आई. वी. एम.) में लेक लूस्ड्रेक्ट पर एक शोध और बहाली परियोजना के ढांचे के भीतर बनाया गया था। तब से इसका विस्तार और सुधार किया गया है। पी. सी. लेक के समानांतर, पी. सी. डीच बनाया गया था, जो गड्ढों और अन्य रैखिक जल निकायों के लिए एक पारिस्थितिकी तंत्र मॉडल है। मॉडल को आगे डॉ. जान एच. जानसे और नीदरलैंड पर्यावरण मूल्यांकन एजेंसी (पीबीएल) के सहयोगियों द्वारा विकसित किया गया था, जो पहले आरआईवीएम का हिस्सा था। 2009 से, मॉडल पी. बी. एल. और नीदरलैंड इंस्टीट्यूट ऑफ इकोलॉजी के संयुक्त स्वामित्व में है, जहां जलीय-पारिस्थितिक अनुसंधान से संबंधित पी. सी. लेक का आगे विकास और अनुप्रयोग हो रहा है। पारिस्थितिकी तंत्र मॉडल जल गुणवत्ता मॉडलिंग इकोपैथ संदर्भ गणितीय मॉडलिंग पर्यावरण रसायन विज्ञान भी देखें।