旱地植被斑图形成的脉冲降水模型

我们建立了一个模型，用于研究暴雨变率对旱地生态系统带状植被斑图形成的影响。罕见暴雨期间的进水被建模为对土壤水分的瞬时冲击。从地表水到土壤水分的再分配考虑了植被对入渗率和下坡地表径流速度的影响。水与生物量分布之间的这两个正反馈作用于暴雨的快时间尺度。在干旱期，采用经典的反应-扩散框架描述与土壤水分和生物量相关的慢过程。该脉冲降水模型预测，植被带的首选间距由风暴水脉冲在入渗土壤前在地表流动的特征距离决定。以此方式，植被斑图由快速的生态水文过程决定，并可能与其旱地降水斑图相协调。我们展示了这一适用于随机降雨输入的建模框架如何用于研究在年均降水量相同但降水模式不同的情形下旱地斑图形成生态系统的可能崩溃。例如，模型模拟表明，较短的雨季和更大的风暴深度变率都可能加速生态系统崩溃。