浮游植物丰度尺度不变性的分析与建模

浮游植物丰度水平走廊的功率谱 S 常常观测到对波数 k 的功率律依赖，指数接近-2：$S(k)\propto k^{-2}$。本文对航空激光测距数据测得的浮游植物丰度进行尺度为1至100公里的功率谱分析。得到功率谱 $S(k)\propto k^{-2}$。作为该观察的模型，本文考虑随机增长方程，其中浮游植物丰度的变化率由二维扩散过程（代表湍流混合）决定，以及来自不断变化环境的指数增长。该模型预测丰度呈对数正态分布，水平走廊功率谱为 $S(k)\propto k^{-1.8}$，接近观测到的谱线。模型方程预测在空间某点丰度随时间变化的功率谱为 $S(f)\propto f^{-1.5}$（其中 f 为频率）。对当地浮游植物和浮游动物的时间序列分析得到指数约为-1.3和-1.2的功率律功率谱，时间尺度从一小时到一年。这些值大致符合模型预测的-1.5。丰度分布近似呈对数正态分布，符合模型预测。该模型可能比仅用于浮游植物空间分布更广泛地适用。本文将模型预测与植被空间不均匀性观测结果相联系。