Kami telah menggunakan versi awal buku ini untuk mengajarkan pemodelan lingkungan kepada siswa. Kami telah mencoba memberikan sejumlah contoh lingkungan (baik dalam kompleksitas maupun keragamannya) dalam buku ini.
117Isi
Informasi Latar Belakang
- Pemodelan Populasi Ekosistem
- Pertumbuhan Populasi Di Bawah Daya Dukung Kendala
Persamaan Selisih dan Solusi Keadaan MapanKajian Dinamika Sistem 3.5.3
Latihan 3.8
Lampiran: Pemodelan Gangguan Sistem di STELLA .$
- Penggunaan Fungsi Standar
- Penggunaan Mode Simulator Penerbangan
Permasalahan 6.2 Informasi Latar Belakang 6.2.1
- Persamaan Perbedaan dan Hubungan 5.4 Pemodelan Sistem DO Dinamis 5.5
- Gambaran Umum Analisis
Kasus 3.6.2 Analisis Kasus untuk Model Penyakit Ikan
- Informasi Latar Belakang .1 Pencemaran Air
- Oksigen Terlarut dan Penipisan Oksigen 5.2.3 Hubungan Matematis dan Sistem Kita
186xvi
Pendahuluan
Tujuan dari teks ini adalah untuk mengajari Anda cara memberi contoh dan memahami. Buku ini tentang perubahan. Masalah sistem pada dasarnya bersifat dinamis: semuanya terkait dengan fenomena lingkungan yang berubah seiring waktu (yaitu dinamis) dan melibatkan banyak komponen yang saling berhubungan (yaitu sistem).
Tinjauan Sistem Lingkungan _
Waduk
Proses
Contoh Sistem Sederhana
- Hubungan timbal balik1.2.3 Pengonversi
Reservoir Sekunder: Sumber daya pulau yang tersedia untuk mendukung populasi manusia (diukur dalam satuan sumber daya generik). Menurut persamaan (1.1), ini adalah persamaan diferensial dasar untuk menghitung kandungan reservoir sumber daya pulau pada saat tertentu.
- Penggunaan Model Sistem
- Pendekatan Sistem terhadap Masalah Lingkungan .1 Pengertian Berpikir Sistem _
- Tinjauan Sistem Lingkungan12
- Pengertian Umpan Balik
- Umpan Balik Positif
- Tinjauan Sistem Lingkungan _
- Perilaku Keadaan Mapan1.4.4 Umpan Balik Negatif
- Kembangkan diagram sistem
- Menerapkan Berpikir Sistem pada Permasalahan Lingkungan
- Latihan
Kami (saat ini) tidak dapat secara kredibel mendefinisikan hubungan matematis yang digunakan untuk menghitung nilai sumber daya pulau. Besarnya sumber daya suatu pulau (“kondisi”) mempengaruhi tingkat kelahiran, yang kemudian mempengaruhi jumlah kelahiran penduduk pulau tersebut (“output”).
Bagian 1.2
Ubah Gambar 1.1 untuk memasukkan proses imigrasi (orang pindah ke pulau) dan emigrasi (orang meninggalkan pulau). Tuliskan ekspresi atau persamaan besaran berikut pada Gambar 1.5 dan jelaskan secara singkat jawaban Anda: (a) Laju pemulihan (misalnya, Anda harus menentukan nilai konstan), (b) Pembaruan, (c) Sumber daya pulau (Anda harus menentukan persamaan selisihnya ), dan (d ) kelelahan. Oleh karena itu, keseluruhan sistem lingkungan hidup dapat dilihat setidaknya mempunyai dua komponen utama, seperti terlihat pada Gambar 1.11.
Meningkatnya suhu akibat tingginya konsentrasi CO2 di atmosfer akan menyebabkan lebih banyak orang mengoperasikan unit AC mereka dalam jangka waktu yang lebih lama. Peningkatan albedo ini akan memantulkan lebih banyak sinar matahari menjauhi bumi dan memungkinkan bumi menjadi “dingin”. Untuk setiap deskripsi, buatlah diagram seperti Gambar 1.9 yang menunjukkan putaran umpan balik yang ditunjukkan, dan kemudian tentukan apakah umpan balik tersebut negatif atau positif.
Buatlah sketsa grafik yang memungkinkan untuk melihat bagaimana laju penipisan bergantung pada sumber daya pulau pada Gambar 1.5.
Bagian 1.4
- Lampiran: Berkeliling di STELLA®
- Beberapa Latar Belakang Umum STELLA®
- Cara Membangun Diagram Sistem di STELLA®
- Cara Membuat Grafik atau Tabel di STELLA®
- Bersiap untuk Menjalankan Model
- Cara Menjalankan Model STELLA® _ _
- Pendahuluan: Bahan Bangunan untuk Model Sistem Lingkungan
- Pertumbuhan atau Peluruhan Linier: Contoh Ilustrasi JII
- Pola Perilaku #1: Pertumbuhan atau Peluruhan Linier
- Pertumbuhan atau Peluruhan Linier: Ciri Sistem , Diagram, dan Persamaan
- Pertumbuhan dan Peluruhan Linier: Ringkasan
- Pola Perilaku #2: Pertumbuhan atau Peluruhan Eksponensial
- Pertumbuhan atau Peluruhan Eksponensial: Dua Contoh Ilustratif
- Pertumbuhan atau Peluruhan Eksponensial: Ciri-ciri Sistem, Diagram, dan Persamaan
- Pertumbuhan atau Peluruhan Eksponensial: Ringkasan
- Pola Perilaku #3: Pertumbuhan Logistik
- Pertumbuhan Logistik: Fitur Sistem , Diagram, dan Persamaan
- Pertumbuhan Logistik: Ringkasan
- Pola Perilaku #4: Melewati dan Runtuh
- Overshoot dan Collapse: Contoh Ilustratif
- Overshoot dan Collapse: Diagram dan Persamaan Fitur Sistem
Persamaan matematika (misalnya arus lahir pada Gambar..1.5) yang menjelaskan bagaimana arus atau konverter tertentu dihitung. Agar suatu reservoir menunjukkan pertumbuhan atau penurunan linier, jumlah seluruh aliran masuk ke dalam reservoir dikurangi jumlah seluruh aliran keluar harus konstan. Selain itu, setiap aliran tidak harus konstan sepanjang waktu agar sistem menunjukkan pertumbuhan atau penurunan linier.
Agar suatu reservoir menunjukkan pertumbuhan atau penurunan linier, jumlah aliran masuk aU ke dalam reservoir dikurangi jumlah aliran keluar aU harus konstan. Pola perilaku no. 1: pertumbuhan atau peluruhan linier 33. 2.2) Karena perubahan ini bersifat independen dan negatif, model persediaan minyak menunjukkan penurunan linier selama 1000 hari. Arus Keluarz)}·M (2.3) Pemeriksaan lebih dekat pada diagram sistem pada Gambar 2.3 menunjukkan bahwa sistem linier sederhana tidak mengandung umpan balik.
Secara khusus, proses aliran pada Gambar 2.9 semuanya beroperasi pada laju yang sebanding dengan ukuran reservoir saat ini. Jika k < 0, sistem akan mengalami peluruhan eksponensial • Setelah selang waktu satu satuan, reservoir akan dimatikan. Perhatikan juga bahwa sistem logistik pada Gambar 2.12 mencakup putaran umpan balik yang memperkuat dan mengimbangi.
HAI:==~==01
Osilasi: Contoh Ilustratif
Overshoot dan Collapse: Ringkasan
Pola Perilaku #5: Osilasi
- Osilasi: Ciri Sistem, Diagram, dan Persamaan
Yang pertama adalah “sumber daya” yang tidak dapat diperbarui dan yang lainnya adalah “sumber daya” yang tidak dapat diperbarui. Satu reservoir dapat dianggap sebagai konsumen dalam sistem, dan reservoir lainnya dapat dianggap sebagai sumber daya. Secara khusus, perhatikan bagaimana kumpulan konsumen secara langsung mempengaruhi laju pengurasan kumpulan sumber daya (melalui arus keluar konsumsi sumber daya).
Perhatikan juga bahwa Resource Reservoir mempengaruhi laju pertumbuhan Consumer Reservoir (melalui arus masuk Consumer Growth. Misalnya, jika Resource Reservoir besar, maka Persamaan (2.27) menunjukkan bahwa turunan dari Consumer Reservoir akan bernilai positif besar. Namun jika Consumer Reservoir menjadi terlalu besar, Persamaan (2.28) menunjukkan bahwa turunan Resource Reservoir akan menjadi negatif, sehingga menunjukkan bahwa ukuran Resource akan menyusut.
Dengan menurunnya R(t), maka turunan persamaan (2.27) juga akan berkurang dan (akhirnya) menjadi negatif, artinya reservoir konsumen tidak lagi bertambah, melainkan menyusut.
Konsep Dasar Pemodelan dalam Model Sistem Lingkungan
- Latihan
Bagian 2.2
- Osilasi: Ringkasan
Latihan 59 TABEL 2.7. Mendefinisikan karakteristik sistem osilasi sederhana
Bagian 2.3
Reservoir yang akan menunjukkan perilaku ini (sebutkan unitnya) • Semua aliran masuk dan keluar (sebutkan unitnya). Namun, ketika suhu kaleng mendekati 38 °F, laju penurunan suhu akan menurun hingga (setelah sekian lama) suhu kaleng hampir sama dengan suhu di lemari es. Lakukan hal berikut: (a) Buatlah sketsa grafik suhu kaleng versus waktu; (b) Gambarlah diagram sistem untuk memodelkan suhu kaleng.
Perhatikan bahwa laju perubahan suhu kaleng sebanding dengan perbedaan antara suhu kaleng dan suhu lingkungan di dalam lemari es. Gambarlah grafik seperti Gambar 2.13 yang menunjukkan bagaimana perilaku sistem jika nilai tangki awal lebih besar dari Daya Dukung Sistem. Identifikasi tiga sistem kehidupan nyata (selain yang dijelaskan dalam bab ini) yang dapat menunjukkan pertumbuhan logistik.
Selain itu, untuk setiap kasus, tulis persamaan (2.17), berikan nilai numerik untuk semua parameter dalam ekspresi.
Bagian 2.4
Jalankan model selama 100 tahun dengan masing-masing rangkaian nilai Ro, Tingkat Pertumbuhan Tak Terbatas, dan Kapasitas yang Didukung berikut ini. Dalam setiap kasus, buatlah grafik reservoir versus waktu dan jelaskan mengapa sistem berperilaku seperti itu.
Bagian 2.5
- Konsep Dasar Pemodelan dalam Model Sistem Lingkungan64
- Bacaan yang Disarankan
- Menganalisis Model Sistem: Gambaran UmumTujuan Bab- Setelah
- Model Ilustratif: Dinamika Penyakit Menular .1 Gambaran Umum Masalah
- Ikan Rentan . Individu ini tidak mengidap penyakit X , namun rentan tertular penyakit setelah terpapar ikan lain yang terinfeksi ( yang terdapat di
- Diagram Sistem Masalah Penyakit Menular
- Penerapan Strategi: Definisi Masalah
- Penerapan Strategi: Validasi Model
- Penerapan Strategi: Analisis Eksplorasi
- Amati dan bandingkan perilaku sistem untuk setiap proses. Tentukan sejauh mana perilaku sistem berubah setiap kali setiap variabel eksogen diubah
- Tinjauan Analisis Kasus
- Penerapan Strategi: Analisis Kasus
Misalnya ikan yang terjangkit penyakit X menunjukkan gejala yang mirip dengan yang disebabkan oleh P. piscicida. Namun perlu diingat bahwa kontak berisiko dengan ikan yang terinfeksi tidak serta merta membuat penyakit ini menular. Sekarang anggaplah seekor ikan yang dipilih secara acak dalam suatu populasi telah melakukan kontak dengan ikan lain.
Persamaan (3.2) memberikan probabilitas bahwa setiap ikan dalam suatu populasi memiliki setidaknya satu kali kontak dengan ikan yang terinfeksi pada hari tertentu. Persamaan (3.2) juga dapat diartikan sebagai persentase kontak pada hari tertentu yang melibatkan ikan yang terinfeksi. Jadi kalau di ekosistem ada ikan yang rentan terhadap H, kami perkirakan (rata-rata).
Proporsi paparan beresiko pada ikan yang terinfeksi pada a.waktu transit ikan yang sakit Konverter. Misalnya, populasi ikan yang rentan dalam model penyakit ikan akan stabil jika tidak ada ikan yang sakit dalam sistem. Dua puluh ikan yang sakit dimasukkan pada hari ke 101, dan tidak ada ikan yang terinfeksi dalam sistem selama 100 hari pertama.
- Analisis Kasus Model Penyakit Ikan
- Isikan satuan yang tidak ditentukan untuk setiap besaran pada Tabel 3
- Diagram sistem pada Gambar 3.1 dapat dimodifikasi sehingga konveyor tidak digunakan untuk reservoir Ikan Tahan . Dengan menggunakan pendekatan
Periksa validitas prediktif CHAP3a.STM dengan menjalankannya pada dua rangkaian kondisi yang ditentukan dalam model perilaku dasar pada Gambar 3.2. Tujuan dari upaya pemodelan ini adalah untuk memahami mekanisme yang mendasari produksi CFC global yang menyebabkan penipisan tingkat ozon di stratosfer dan untuk menilai dampak jangka panjang Protokol Montreal terhadap tingkat tersebut. Pilih kondisi yang akan Anda gunakan untuk mengevaluasi seberapa cocok model tersebut dengan grafik kedua pada Gambar 3.2 (perhatikan bahwa ada beberapa kondisi berbeda 5.
Sebuah perusahaan pengelolaan limbah padat mempekerjakan Anda untuk menganalisis potensi pengumpulan limbah padat di komunitas perguruan tinggi kecil yang populasinya tumbuh dengan kecepatan 3% per tahun. Mereka juga tertarik pada bagaimana pertumbuhan ini dapat dipengaruhi oleh kampanye daur ulang dan penggunaan kembali yang diperkirakan akan dimulai di masyarakat pada tahun kelima. Tujuan dari upaya pemodelan ini adalah untuk memahami mengapa limbah dari fasilitas pengolahan limbah lokal di komunitas universitas menunjukkan lonjakan kebutuhan oksigen biokimia selama dua minggu setelah berakhirnya liburan universitas.
Kami juga ingin mengetahui apakah lonjakan ini dapat dihilangkan dengan meningkatkan populasi bakteri di kolam pengendapan.
Bagian 3.4 Bagian 3.3
Strategi untuk Menganalisis dan Menggunakan Model Sistem Lingkungan Resistensi muncul dalam situasi baru ini. Tip Jika periode resistensi adalah 30 hari, berapa proporsi ikan yang resisten yang biasanya kehilangan resistensi setiap harinya? Untuk setiap contoh, identifikasikan (1) sistem yang akan dipelajari, (2) perilaku yang harus dipahami, dan (3) pertanyaan kunci yang harus dijawab. Amati perilaku sistem dan tulis paragraf singkat yang menjelaskan mengapa sistem menunjukkan perilaku spesifik yang Anda lihat.
Amati pengaruhnya terhadap perilaku sistem, lalu rangkum secara singkat peran apa yang menurut Anda dimainkan oleh setiap variabel dalam perilaku sistem secara keseluruhan. Modifikasi model ini untuk memasukkan masing-masing gangguan berikut menggunakan fungsi PULSE, STEp, dan RAMP. Model ini berada dalam "mode simulator penerbangan" dan memungkinkan Anda mengubah beberapa variabel secara real time.
Tip Gunakan dua fungsi STEP yang berbeda dan nilai konstan). dimulai dari 0 dan kemudian meningkat 0,5 hari per hari simulasi.
Bagian 3.5
- Lampiran: Pemodelan Gangguan Sistem di STELLA®
- Bacaan yang Disarankan
Spesifikasi untuk membantu Anda melakukan analisis sensitivitas terhadap tujuh variabel eksogen yang tersisa dalam model penyakit ikan. Pada lampiran di akhir bab ini, Anda dapat melihat cara menggunakan kombinasi fungsi PULSE, STEP, dan RAMP untuk memodelkan setiap kasus. Model yang dimodifikasi di CHAP3a.STM untuk melakukan analisis "kasus terbaik" pada intervensi kedua (termasuk strain ikan yang lebih resisten dengan tingkat penularan penyakit X 50% lebih rendah).
Berdasarkan hasil analisis “kasus terbaik”, nyatakan apakah Anda akan merekomendasikan evaluasi lebih lanjut terhadap intervensi kedua. Ubah diagram sistem CHAP3a.STM untuk menunjukkan bagaimana Anda akan mensimulasikan pengenalan bertahap 40 ikan paling resisten per tahun. Anda juga harus menyatakan dengan jelas apakah Anda menganggap variabel tersebut menggunakan leverage tinggi dalam sistem, leverage rendah, atau tidak sama sekali.
Mengubah model CHAP3a.STM menjadi model intervensi pertama (penangkapan berulang dan pemusnahan ikan yang terinfeksi.
Bagian 3.6
Misalnya, jika suatu besaran dalam model ditentukan oleh nilai STEP (10.23), maka besaran tersebut akan bertambah 10 satuan dalam satuan waktu kedua puluh tiga. Fungsi ini menyebabkan nilai aliran atau konverter membuat perubahan langkah satu kali pada titik waktu tertentu. Format fungsi STEP adalah: STEP(height, time), dimana (I) nilai tinggi dan waktu yang ingin ditentukan, (2) nilai tinggi menentukan ukuran langkah, dan (3) nilai waktu menentukan waktu langkah itu terjadi.
Format fungsi RAMP adalah RAMP (slope, time), dimana (I) kemiringan menentukan laju perubahan RAMP (dalam satuan perubahan per satuan waktu), (2) nilai waktu menentukan waktu mulai di mana beban dimulai, dan (3) nilai kemiringan harus ditentukan, tetapi nilai waktu bersifat opsional. Format fungsi PULSA adalah: PULSA (volume, waktu pertama, interval), dimana volume menentukan besar kecilnya pulsa (volume sama dengan tinggi pulsa, dengan asumsi pulsa bertahan satu satuan waktu penuh), maka kali pertama adalah waktu munculnya pulsa pertama, dan interval adalah jumlah satuan waktu antara pulsa-pulsa yang berurutan. Fungsi-fungsi ini dapat digunakan secara individu atau kombinasi sebagai bagian dari persamaan yang menentukan arus atau konverter dalam sistem.
