尺寸分布揭示不同主导驱动力下湖泊系统的相变
统计力学
2023-10-09 v1
摘要
幂律尺寸分布被发现与复杂系统的分形、自组织行为和模式相关联。这种分布也出现在自然湖泊中，并可能与湖泊系统的动力学有重要联系。但生成并塑造湖泊系统这一特征的主导机制仍不清楚。此外，由于尺寸范围两端存在偏离，幂律本身被发现不足以完整描述湖泊的尺寸分布。基于中国11个水文气候区的观测与模拟湖泊，我们建立了一个覆盖湖泊尺寸分布全尺寸范围并揭示潜在驱动机制的湖泊系统概念模型。完整的湖泊尺寸分布由三部分组成，呈现指数、拉伸指数和幂律分布三个相。这三个相分别代表异质性和有序性程度依次递增的系统状态，更重要的是，分别指示了外生力与内生力的主导性。随着主导驱动力从内生力转向外生力，发生相变，湖泊尺寸分布从幂律转向拉伸指数并进一步转向指数分布。除压缩幂律相外，外生力还增大其标度指数，将相应的湖泊尺寸功率谱驱入蓝噪声 regime。在此过程中，湖泊系统的自相关函数发散并可能趋于无穷，表明系统韧性的丧失。
引用
@article{arxiv.2305.11376,
title = {Size distributions reveal regime transition of lake systems under different dominant driving forces},
author = {Shengjie Hu and Zhenlei Yang and Sergio Torres and Zipeng Wang and Ling Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.11376},
year = {2023}
}