论文题目: 浮游生态系统非线性动力学与赤潮的预测预警研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 工程力学
作者: 冯剑丰
导师: 王洪礼
关键词: 浮游生态系统,稳定性,随机动力学,多稳态,赤潮,预测
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 浮游生物种群生态系统是海洋生态系统的重要组成部分,它对海洋生态系统的结构和功能起着重要的调控作用。浮游生态系统动力学是目前国内外研究的热门课题,同时也是从根本上解决赤潮灾害的核心难题。本文的主要研究内容及成果包括以下几个方面:首先根据种群食物链的作用机制建立了反映各种生态要素的多参数E-S-N模型,选取主要影响参数作为控制变量,对系统方程解的稳定性与分岔做了深入的研究。其次基于赤潮藻类之间的作用,在海洋富营养化的条件下考虑两种藻类之间的相互作用及浮游动物的捕食建立了P-P-Z模型,运用非线性动力学分岔、混沌理论研究了该模型的分岔与混沌行为。研究了具有第III种功能反应函数的随机捕食模型的稳定性与分岔行为。首先对相应的确定性系统的稳定性及分岔特性进行了分析,确定了稳态解的稳定性与系统发生Hopf分岔的条件,其次研究了在随机干扰力作用下该模型的稳态解的随机稳定性以及系统发生的随机Hopf分岔行为。运用Ecopath with Ecosim营养通道模型,以捕捞作为随机扰动,分别研究了在上行,下行及混合控制等三种控制模式下海洋生态系统中多稳态吸引子的存在性。另一方面,通过改变捕捞的营养层次组(从中间营养层次组到高等营养层次组)研究了生态系统中营养层次组的变化对于多稳态吸引子存在性的影响。研究结果表明,在所研究的海洋生态系统中确实存在着多稳态吸引子,当控制模式为下行控制方式时,系统更容易存在多稳态吸引子。当捕获营养层次组变化时,多吸引子出现的概率变化不大,但具有多吸引子的模型却发生了显著的变化。利用MS公司的DELPHI7.0作为开发环境,建立了基于普遍使用Windows9x操作系统的赤潮预测预警系统。该预测预警系统由预测预警信息系统、预测预警决策系统以及预测预警应急系统三部分组成。阐明了生态系统管理的概念和原则,提出了基于生态系统管理的赤潮灾害综合防治策略。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 本文的研究背景、目的及意义
1.1.1 海洋浮游生态系统
1.1.2 赤潮概述
1.2 国内外研究现状及评述
1.2.1 生态系统复杂性研究现状
1.2.2 浮游生态系统动力学研究现状
1.2.3 赤潮的研究现状
1.3 本文的主要工作
第二章 确定性浮游生态系统的非线性动力学研究
2.1 E-S-N 模型的非线性动力学分析
2.2 P-P-Z 模型的非线性动力学分析
第三章 浮游生态系统的随机动力学研究
3.1 浮游生态系统确定性模型的稳态特性
3.2 浮游生态系统模型的随机稳定性
3.3 浮游生态系统模型的随机分岔
3.4 小结
第四章 海洋生态系统的多稳态机制研究
4.1 Ecopath with Ecosim
4.2 海洋生态系统多稳态的研究方法
4.3 小结
4.4 讨论
第五章 赤潮的预测预警系统与综合管理
5.1 赤潮预测预警系统
5.1.1 赤潮预测预警系统方案建立的基础
5.1.2 赤潮预测预警方案建立的总体思想
5.1.3 赤潮预测预警方案的实施与评价
5.1.4 赤潮预测预警方案
5.1.5 赤潮预测预警系统总体设计
5.1.6 赤潮预测预警系统结构
5.2 海洋生态系统管理的概念和原则
5.2.1 生态系统管理的概念
5.2.2 生态系统管理的原则
5.3 赤潮灾害的综合管理与防治
5.3.1 赤潮灾害的综合管理
5.3.2 赤潮的防治
第六章 结论及展望
6.1 结论
6.2 研究展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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