平原温带荒漠区植被斑图模式的研究及其数值模拟

发布时间：2020-06-23 09:36

【摘要】：本文中用数学模型研究平原温带荒漠区植被斑图模式的形成原理和各影响因素之间的相互依赖关系.根据已有的数学模型及生态学相关的知识推出适合研究区域生态环境的水-植物模型.首先利用微分方程的上,下解法证明反应扩散系统解的局部存在性和唯一性,接着讨论微分系统的非负平衡解.然后用Turing分支的研究方法来分析植被斑图模式的形成机制,得到了反应扩散系统Turing斑图模式解的存在条件,并数值实验来验证了得到的存在条件.最后给出反应扩散模型的两种有限差分格式,并且分析该差分格式的截断误差和稳定性,利用构造的有限差分方法做了反应扩散模型的一维,二维数值模拟.本文的研究结果表明,温带荒漠区植被斑图模式的形成是植物和水的扩散导致,而有限的水资源(降水量)和植物之间的反馈效应影响植被的进化.
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O241.8
【图文】：

所以土地沙漠化, 土壤盐渍化等土壤退化的现象比较严重, 大部分分布在亚热带和温带无水外泄的地区. 温带荒漠区域是我国荒漠区域内分布最为广泛, 且生态系统单薄,冬冷夏热, 温度差异较大, 降水量少的区域. 从图1 可以看出新疆维吾尔自治区（简称新疆）是我国植被分布区内的一个典型陆地温带荒漠区（见 [1]）. 新疆位于中国的西北边境, 是各民族同胞共同发展和生存的重要空间, 在全国占地面积最大（占全国总面积的六分之一）, 但降水量较少, 蒸发量变化较大, 因此该地区水资源匮乏, 容易形成荒漠区域.图图 1： 植被分布图在荒漠区域内植物量虽然稀疏, 但适应温带荒漠生态环境的植物构成了各种各样的荒漠植被格局. 这些植被格局能维持荒漠区域能量与物质的循环过程

典型的荒漠植物.其分布区气候干旱，年降水量变化于100 ～ 350 ,干燥度2.0 ～ 3.5,年平均温度7 ～ 10℃[1]. 模型中各参数的实际意义, 单位及取值在表一中详细的给出.用MATLAB 软件画的图2 很清晰的描述了植被和可用水之间的相互依赖关系. 总的来说植被密度越高水的下渗率就越大(见图2), 土壤中满足植物生存的水分就越充足, 那么植物的死亡率显然就越低(见图3), 所以水的下渗反馈效应有关的植物死亡率可以表示为[14 16] ( ) = + 1(2.1)但是植被的死亡率不可能无限下降的, 植被密度达到某一个值时再不下降, 即存在自然死亡率及人因素导致的死亡率. 根据生物学知识可以推出包含自然死亡率, 下渗反馈效应及人因素有关的植被死亡率函数 ( ) = + + + 1(2.2)  6 

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

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相关博士学位论文 前1条

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相关硕士学位论文 前3条

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本文编号：2727133