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湖泊流域生态系统灾变预警技术

发布时间:2018-11-20 浏览量:229

【摘要】 突变检测技术为探求湖泊生态系统灾变发生的关键时间节点,采用移动t检验对湖泊生态系统中各水质参数、水生态参数及生态系统能质、结构能质长期时间序列数据进行突变检测。

技术依托单位:中国环境科学研究院,江苏省生态环境监控中心

技术就绪度评价等级:4

适用范围:湖泊生态系统

主要技术指标和参数:

一、基本原理

临界放缓是指动力系统由一种相态向另一种相态发生转变之前,系统趋近临界点附近,尤其是临界点上会出现有利于新相态形成的分散涨落现象,这种分散涨落不仅表现为幅度的增大,而且还表现为涨落的持续时间拉长、扰动的恢复速率变慢,以及恢复到旧相位的能力变小等现象。存在突变阈值点的多稳态系统皆存在临界放缓现象。

二、工艺流程

1、系统遭受微小扰动时,不同情况下系统返回至初始平衡态所需时间具有明显的差异,所需时间越长,系统越不稳定。临近突变点时,生态系统状态波动的不对称性增强,使得系统稳定性景观(stability landscape)显示出不对称性,而系统倾向于徘徊在平缓区域而不是陡峭区域,所以导致系统状态变量的偏度发生变化。当系统远离突变点时,偏度为0

2、生态系统在重大突变点附近可能呈现的另一个现象是频繁波动(flickering)。也可作为预警指标,因为如果外界扰动一直持续,生态系统可能永久性地进入一个吸引域,不再发生来回波动。

通过运用能质分析理论,不仅可以解决了湖泊生态系统水平上定量研究的困难,而且使湖泊生态系统结构与功能变化的模拟与预测成为可能。

由上述分析可以看出,系统能质Exergy的变化与生物结构和生物量的变化密切相关;而环境污染是导致生物结构和生物量变化的重要原因。因此,在理论上,Exergy能够描述环境污染导致的生态系统水平上的变化。

三、技术创新点及主要技术经济指标

突变检测技术:为探求湖泊生态系统灾变发生的关键时间节点,采用移动t检验对湖泊生态系统中各水质参数、水生态参数及生态系统能质、结构能质长期时间序列数据进行突变检测。其中,将湖泊生态系统划分为浮游植物、浮游动物、底栖动物和大型水生植物,并计算太湖生态系统ExExst。设置Target p =0.1, cutoff length = 8, Huber parameter = 1,检验得到湖泊生态系统时间序列突变点。

四、技术来源及知识产权概况

自主研发,已经申请专利,正在实质审查阶段。

五、技术信息咨询单位及联系方式

联系方式: 13811839632

联系单位:江苏省生态环境监控中心

联系人:于晓宁

话:13811839632

E-mail670041291@qq.com

址:江苏省南京市江东北路176


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