Stochastic switches of eutrophication and oligotrophication: Modeling extreme weather via non-Gaussian Lévy noise
Notice bibliographique
Résumé
Disturbances related to extreme weather events, such as hurricanes, heavy precipitation events, and droughts, are important drivers of evolution processes of a shallow lake ecosystem. A non-Gaussian α-stable Lévy process is esteemed to be the most suitable model to describe such extreme events. This paper incorporates extreme weather via α-stable Lévy noise into a parameterized lake model for phosphorus dynamics. We obtain the stationary probability density function of phosphorus concentration and examine the pivotal roles of α-stable Lévy noise on phosphorus dynamics. The switches between the oligotrophic state and the eutrophic state can be induced by the noise intensity σ, skewness parameter β, or stability index α. We calculate the mean first passage time, also referred to as the mean switching time, from the oligotrophic state to the eutrophic state. We observe that the increased noise intensity, skewness parameter, or stability index makes the mean switching time shorter and thus accelerates the switching process and facilitates lake eutrophication. When the frequency of extreme weather events exceeds a critical value, the intensity of extreme events becomes the most key factor for promoting lake eutrophication. As an application, we analyze the available data of Lake Taihu (2014-2018) for monthly precipitation, phosphorus, and chlorophyll-a concentrations and quantify the linkage among them using the Lévy-stable distribution. This study provides a fundamental framework to uncover the impact of any extreme climate event on aquatic nutrient status.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».