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气象要素对华北地区夏季植被覆盖度的影响 被引量：5
1
作者 白慧敏 龚志强 +2 位作者 孙桂全 李莉 周莉 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第1期27-39,共13页
植被覆盖对气候变化极其敏感,华北区地处我国半干旱—半湿润过渡地区,气象因子对该地区植被覆盖有重要的影响,但缺少有效的数理模型定量刻画气象要素对植被的影响。因此,本文基于华北区2000~2018年中分辨率成像光谱仪的植被覆盖数据和... 植被覆盖对气候变化极其敏感,华北区地处我国半干旱—半湿润过渡地区,气象因子对该地区植被覆盖有重要的影响,但缺少有效的数理模型定量刻画气象要素对植被的影响。因此,本文基于华北区2000~2018年中分辨率成像光谱仪的植被覆盖数据和主要气象要素数据,开展了多气象要素影响植被覆盖度的研究,初步建立了华北夏季植被覆盖度与气象要素的关系。研究表明:(1)华北存在向暖干转变的趋势,且夏季植被覆盖度与降水、相对湿度呈正相关,与气温、日照时数和地温呈负相关。(2)影响华北地区植被覆盖度最重要的气象要素是相对湿度,体现了温度和降水的共同作用。(3)基于多元回归法和最小二乘法可以定量描述气象要素变化对植被覆盖度的可能影响。其中,五变量影响模型对植被覆盖度模拟的相关系数略偏高,因此,基于五变量气象要素可以更好的模拟植被覆盖度的变化。研究结果有利于了解气象要素如何影响植被生态系统,进而为国家生态文明建设提供理论参考依据。 展开更多
关键词 华北 植被覆盖度 气象要素 评估模型
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种内竞争时滞对植被周期振荡模式的影响研究 被引量：3
2
作者 李静 孙桂全 靳祯 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第6期669-681,共13页
考虑到干旱、半干旱地区的幼年植被与成年植被之间存在竞争水资源的现象,该文构建一个具有种内竞争时滞的植被-土壤水动力学模型.分析出系统存在植被灭绝平衡点和植被生存平衡点,并给出了平衡点局部稳定的条件,分别给出非空间系统和空... 考虑到干旱、半干旱地区的幼年植被与成年植被之间存在竞争水资源的现象,该文构建一个具有种内竞争时滞的植被-土壤水动力学模型.分析出系统存在植被灭绝平衡点和植被生存平衡点,并给出了平衡点局部稳定的条件,分别给出非空间系统和空间系统产生Hopf分支周期解的条件.通过数值模拟展示出两种系统对应的植被随时间演化做周期振荡模式,并通过参数敏感性分析发现降雨量和植被的增长率对这种模式的产生和模式的振幅、周期有显著影响,但蒸发量的影响效果最不显著,表明降雨量和植被本身的特征对干旱、半干旱地区植被的演化发展产生了深刻的影响.同时发现空间扩散的引入会抑制这种模式的发生,但对振幅和周期没有任何影响.所获得的结果解释了自然界中广泛观察到的植被周期振荡现象,为植被系统的可持续发展提供了理论支撑. 展开更多
关键词 植被-土壤水模型 种内竞争时滞 Hopf分支周期解 周期振荡模式
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中国降水再循环率对全球变暖的响应
3
作者 黄必城 雍佳桦 +3 位作者 吴丹 吴永萍 封国林 孙桂全 《冰川冻土》 CSCD 2024年第1期284-297,共14页
中国地域广阔,涵盖了多种气候类型和地形特征,这为降水再循环过程提供了复杂的环境条件,使得在研究降水再循环率特征时难以对区域进行划分和比较。本文利用优化后的降水再循环率评估模型计算中国地区降水再循环率,研究了中国地区降水再... 中国地域广阔,涵盖了多种气候类型和地形特征,这为降水再循环过程提供了复杂的环境条件,使得在研究降水再循环率特征时难以对区域进行划分和比较。本文利用优化后的降水再循环率评估模型计算中国地区降水再循环率,研究了中国地区降水再循环率的变化特征及其对全球变暖的响应。结果表明,1979—2020年,中国降水再循环率具有明显的区域和季节性差异,其中青藏高原的再循环率最高,降水再循环率的大值区和线性增长的区域主要位于非季风区的内陆湿润地区;但在干旱半干旱的西北地区东部,降水再循环率整体偏低的情况下,其线性趋势增加非常显著。通过经验正交函数(EOF)分解的结果发现,降水再循环率的第一模态在2000年之前以负位相为主,而2000年之后以正位相为主,且从九年滑动平均来看降水再循环率呈先增加再减少的趋势。本研究依据降水再循环率的大小和气候倾向率的正负,将中国分出四类降水再循环率区域:降水再循环率较大且呈上升趋势(Ⅰ类),降水再循环率较大且呈下降趋势(Ⅱ类),降水再循环率较小且呈上升趋势(Ⅲ类),降水再循环率较小且呈下降趋势(Ⅳ类),并在四类区域中筛选出八个典型区域来研究降水再循环率对全球变暖的响应。在Ⅰ类和Ⅱ类区域的典型区域中的降水主要受到本地蒸发的影响,在Ⅲ类和Ⅳ类区域的典型区域中,降水与外来水汽输送之间的关系更为密切。在同一类型区域中内外循环各变量对全球变暖的响应值不同,蒸发量和水汽通量散度的变化会影响降水平流贡献和局地蒸发贡献对全球变暖的响应强弱。研究中国不同类型区域内外循环变量对全球变暖响应差异,有助于深化对气候变化影响的认识,为制定相应的气候适应策略提供科学依据。 展开更多
关键词 降水 降水再循环率(PRR) 全球变暖 典型区域
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植被系统的时空动力学研究进展
4
作者 张红桃 孙桂全 《数学理论与应用》 2023年第2期1-15,共15页
植被斑图是干旱半干旱区生态系统的典型特征之一,它能定性地刻画植被在空间上的分布结构,从而可作为生态系统改善和退化的早期指标.本文通过综述植被系统中存在的分支现象来揭示植被斑图的形成机制并提供荒漠化预警信号.首先,利用Hopf... 植被斑图是干旱半干旱区生态系统的典型特征之一,它能定性地刻画植被在空间上的分布结构,从而可作为生态系统改善和退化的早期指标.本文通过综述植被系统中存在的分支现象来揭示植被斑图的形成机制并提供荒漠化预警信号.首先,利用Hopf分支理论定性地分析植被系统产生空间齐次Hopf分支的条件,解释植被生物量呈现年际周期波动的现象.其次,利用Turing分支理论分析现有的植被模型,揭示植被的空间分布特征以及斑图的形成机制,并且运用多尺度分析方法细化这些斑图的类型以及寻找系统经历斑图相变的参数阈值.最后,当Hopf分支和Turing分支同时发生时,动力系统会经历Turing-Hopf分支.运用反应扩散方程的规范型理论推导Turing-Hopf分支的规范型,再通过柱坐标变换得到振幅方程,分析其动力学性态,进而揭示更复杂的植被时空斑图. 展开更多
关键词 植被系统 HOPF分支 Turing分支 Turing-Hopf分支
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具有非局部捕食效应的藻类-贻贝系统空间分布模式研究 被引量：1
5
作者 李静 孙桂全 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期662-678,共17页
贻贝种群作为海岸生态系统食物链网络的一个关键环节,其空间分布模式对海岸生态系统的健康发展具有重要影响.目前的研究工作忽略了某一位置贻贝生物量的增加是由其它位置的贻贝移动到此处并捕食藻类引起的.本文构建了具有非局部捕食效... 贻贝种群作为海岸生态系统食物链网络的一个关键环节,其空间分布模式对海岸生态系统的健康发展具有重要影响.目前的研究工作忽略了某一位置贻贝生物量的增加是由其它位置的贻贝移动到此处并捕食藻类引起的.本文构建了具有非局部捕食效应的藻类–贻贝空间扩散模型,首先计算出无扩散系统存在两个平衡点并给出其局部渐进稳定的条件,然后基于Turing失稳理论,推导出扩散系统在贻贝生存平衡点附近发生Turing失稳的条件.进一步,通过数值模拟展示出贻贝种群随时间演化的空间分布模式,该模式最终形成高密度点状分布结构.最后,参数敏感性分析表明:两种群的扩散速率显著影响了贻贝种群的空间分布模式,说明两种群移动规律的改变可能会破坏海岸生态系统的稳定演化;而非局部捕食效应的影响效果不明显,更利于贻贝种群的持续生存.本研究有助于人们更好地从数学层面理解贻贝种群的发展演化规律,为海岸生态系统资源的合理开发与利用提供理论支撑. 展开更多
关键词 藻类–贻贝模型 非局部捕食效应 空间分布模式 参数敏感性分析
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