沙丘上生物结皮与植被的时空动力学

我们提出一个模型来研究沙丘上生物结皮与植被覆盖的时空动力学。该模型由两个耦合的非线性偏微分方程组成，并包含扩散和平流项以模拟植被与生物结皮的扩散以及风对它们的影响。在无空间变异的情况下，模型表现出自持弛豫振荡与双稳态机制——第一种状态以生物结皮为主，第二种以植被为主。我们集中于模型的一维动力学，并表明连接这两种状态的波前主要由于风平流而传播。在振荡机制中，波前传播较为复杂。对于低风DP（漂移势）值，随着波前向下风向推进，一系列空间振荡域发展起来。这些域是由于空间均匀状态在远离波前处的振荡而形成的。然而，对于较高的DP值，动力学要复杂得多，对初始条件变得非常敏感，并表现出不规则的空间图案，因为在波前推进过程中有小域产生与湮灭。这种不规则动力学可与沙丘覆盖的时间变化相关联。此外，其他表现出时间振荡与双稳态的模型也能产生类似行为。