双相珊瑚礁恢复模式的数学建模与不确定性量化
应用统计
2025-08-19 v1 种群与进化
摘要
珊瑚礁正日益受到威胁海洋生态系统健康的重大干扰。正在进行大量研究，以发展干预策略，帮助珊瑚礁从不可避免的气候和天气极端事件中恢复并抵抗未来冲击。为了评估干预措施的潜在效益，对于理解珊瑚礁恢复和抵抗模式的机制性认识至关重要。最新证据表明，超过一半的珊瑚礁在首次珊瑚覆盖率较低（≤10%）时，观察到的恢复模式偏离标准恢复建模假设。有必要构建新的模型，以解释这些观察到的模式，为管理策略提供更好的依据。我们考虑一种新的珊瑚礁恢复模型，适用于珊瑚覆盖规模，旨在解释双相恢复模式。该模型基于多物种 Richards 生长模型，包含恢复模式中的拐点。对关键参数进行贝叶斯推断，以实现对珊瑚礁健康和恢复模式的不确定性量化。该分析应用于澳大利亚海洋科学院（AIMS）的珊瑚底质调查数据。我们在1992年至2020年期间记录的每次干扰事件后至少两年的观察数据中，展示了模型预测与数据之间的一致性。这种新方法将为理解贡献于GCB（大堡礁）双相珊瑚恢复模式持续时间和严重程度的生物学、生态和环境因素提供新见解。这些新见解将帮助改进管理和监测实践，以减轻气候变化对珊瑚礁的影响。
引用
@article{arxiv.2406.19591,
title = {Mathematical modelling and uncertainty quantification for analysis of biphasic coral reef recovery patterns},
author = {David J. Warne and Kerryn Crossman and Grace E. M. Heron and Jesse A. Sharp and Wang Jin and Paul Pao-Yen Wu and Matthew J. Simpson and Kerrie Mengersen and Juan-Carlos Ortiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.19591},
year = {2025}
}