Identification of soil methane oxidation activity by inverse modelling

Abstract

Рассмотрена обратная задача вычисления переменной по глубине константы окисления метана, поступающего из атмосферы, в непереувлажнённых почвах. На основании регуляризации Тихонова предложен алгоритм решения этой некорректной по Адамару задачи с использованием сравнительно просто получаемых полевых данных: профилей концентрации метана в почве, а также профилей объёмной влажности, общей пористости и температуры почвы. Алгоритм основан на решении эллиптического уравнения четвёртого порядка с помощью метода пятидиагональной прогонки. Проведено сопоставление результатов численного восстановления константы окисления метана и её значений, измеренных в лабораторном эксперименте с образцами почвы. Соответствие оказалось удовлетворительным (R 2 = 0.75, n = 24). Несколько сравнительно небольших по модулю восстановленных значений константы окисления метана оказались отрицательными, в то время как все лабораторные значения были положительными. В целом, восстановленные значения константы окисления метана оказались более чем в полтора раза выше, чем лабораторные значения. Это может быть связано как с погрешностью предложенного алгоритма восстановления, так и с тем, что в лабораторных экспериментах не учитывалась метанотрофия на корнях растений.