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渤海赤潮随机非线性动力学研究与随机回归分析

许佳  
【摘要】:过去的20年是中国经济高速发展的20年,同时海洋富营养化状况日益严重,中国近海海域的赤潮的发生频率及影响规模都在不断扩大。探究赤潮藻类生态系统的动力学演化过程和准确预测赤潮,对防止赤潮危害,减少赤潮所造成的经济损失,保护人们健康安全起着重要作用。 本文将国际上先进的随机稳定性理论应用于赤潮藻类的生态系统的演化过程并运用随机回归理论进行了预测。 本文研究工作如下: 1、本文基于赤潮发生时形成的营养物质-藻类形成的一个简单的食物链建立了赤潮藻类非线性随机动力学生态模型,运用了随机平均法结合FPK方法和Lyapunov指数法分析了随机系统的稳定性,通过对模型的分析,得到的结论是:赤潮的爆发与随机激励有直接的关系;爆发的可能性与随机激励的强度成正比。 2、引入回归树的概念,并将梯度下降技术和随机理论应用于回归树中,运用回归树的随机梯度Boosting算法对赤潮发生进行了预测。结果表明,对浮游植物总量影响大小依次为p(气压)PO4(磷酸盐)pHDO t(表层水温)chla(叶绿素)ws(风速)Si(硅酸盐)NO2(亚硝酸盐)sd(盐度)NH4(铵盐)COD(化学耗氧量)NO3(硝酸盐)sun(晴天)cloudy(阴天) rainy(雨天)。 本论文得到了教育部科学技术研究重点项目、天津市科学技术发展研究项目和国家自然基金的资助。


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