滚动蝗虫群模型

我们构建了基于个体的滚动迁徙蝗虫群运动学模型。该模型纳入了社会互动、重力、风以及由地面构成的不穿透边界效应。我们使用数值模拟与统计力学工具（即 H-稳定性概念）研究该模型。对于自由空间蝗群（无风与重力），随着蝗虫数量增加，若其为 H-稳定则趋近于固定密度的晶体晶格，反之若为灾变型则变得愈发密集。数值模拟表明，蝗群是否滚动取决于对应自由空间蝗群的统计力学性质。对于自由空间 H-稳定的蝗群，重力使群体落地并形成晶体晶格。风则使蝗群沿地面扩散直至所有个体静止。相反，对于自由空间灾变型的蝗群，重力使群体落地并形成泡状形状。在有风情况下，蝗群以类似于天然蝗虫群的滚动运动迁徙。该滚动结构类似于生物学家所观察到的，包含起飞区、降落区以及地面蝗虫可休息和取食的静止区。