Deterministic and Stochastic Models of Water Limited Ecosystems: Implications of Pattern Formation, Bifurcations, Model Reduction, and Data

水资源有限的生态系统的确定性和随机模型:模式形成、分叉、模型简化和数据的含义

基本信息

  • 批准号:
    1517416
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.44万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-06-15 至 2016-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The investigator and her students will contribute to mathematical modeling efforts for desert ecosystems, which may be vulnerable to desertification under climate change. These models address the underlying mechanisms behind the spatial patterns of vegetation biomass that occur when certain semi-arid ecosystems are stressed by decreased precipitation. Interfacing self-organizing spatial effects for vegetation with the enormous variability of precipitation that define drylands suggests new directions for fundamental pattern formation research. The research will also contribute a mathematical framework for testing the robustness of the ecological proposals that the spatial patterns may serve as early warning signs of tipping points associated with climate change.The research will be developed within a framework of deterministic and stochastic mathematical ecological models, with its objectives enhanced by the availability of rich satellite data that can be used to test model predictions. The first objective is to compare, qualitatively and quantitatively, a class of pattern-forming reaction-diffusion vegetation models to determine the robust transitions between distinct vegetation pattern states that may occur as the model system approaches its trivial desert state. This analysis will be based in bifurcation theory. The second objective is to develop and analyze vegetation models with temporally variable precipitation inputs, and spatially variable drainage networks. This will lead to the development of stochastic models with non-Gaussian noise. Model reduction methods will be used to further determine the consistency between model frameworks. Satellite image data of dry-land ecosystems will inform and verify the modeling effort. The project also has an education component with the goal of training undergraduate and graduate students in interdisciplinary applied mathematics research.
研究人员和她的学生将为沙漠生态系统的数学建模工作做出贡献,这可能在气候变化下容易受到荒漠化的影响。这些模型探讨了植被生物量的空间模式背后的潜在机制,而植被生物量的空间模式是在某些半干旱生态系统因降水减少而强调的。将自组织的空间效应与定义旱地的巨大降水差异提出了巨大的差异,这提出了基本模式形成研究的新方向。这项研究还将为测试生态提案的鲁棒性做出一个数学框架,即空间模式可以用作与气候变化相关的倾斜点的预警信号。该研究将在确定性和随机数学生态学模型的框架内开发,并通过其对象的可用性来增强其目标,从而可以使用丰富的卫星数据来测试模型。第一个目标是在定性和定量上比较一类形成模式的反应扩散植被模型,以确定随着模型系统接近其琐碎的沙漠状态,可能发生的不同植被模式状态之间的稳健过渡。该分析将基于分叉理论。第二个目标是开发和分析具有暂时性降水输入和空间可变排水网络的植被模型。这将导致具有非高斯噪声的随机模型的发展。模型还原方法将用于进一步确定模型框架之间的一致性。干地生态系统的卫星图像数据将告知和验证建模工作。该项目还具有一个教育部分,其目标是培训跨学科应用数学研究的本科生和研究生。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mary Silber其他文献

Mary Silber的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Mary Silber', 18)}}的其他基金

Deterministic and Stochastic Models of Water Limited Ecosystems: Implications of Pattern Formation, Bifurcations, Model Reduction, and Data
水资源有限的生态系统的确定性和随机模型:模式形成、分叉、模型简化和数据的含义
  • 批准号:
    1639761
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Mathematics and Climate Change Research Network
合作研究:数学与气候变化研究网络
  • 批准号:
    0940262
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
IGMS: Coupling and feedback in the climate system
IGMS:气候系统中的耦合和反馈
  • 批准号:
    0929419
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Bifurcation theory and delay equations: applications to controlling pattern formation and modeling protein translation
分岔理论和延迟方程:在控制模式形成和蛋白质翻译建模中的应用
  • 批准号:
    0709232
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Temporal and Spatio-Temporal Forcing of Oscillatory and Excitable Systems
振荡和可兴奋系统的时间和时空强迫
  • 批准号:
    0309667
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Symmetry-Breaking and Pattern Formation, with Applications to Parametrically Excited Surface Waves
对称破缺和图案形成,及其在参数激励表面波中的应用
  • 批准号:
    9972059
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Mathematical Sciences: Dynamical Systems with Symmetry: Applications to Physical Problems
数学科学:对称动力系统:在物理问题中的应用
  • 批准号:
    9502266
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Mathematical Sciences: Symmetry Breaking in Spatially-Extended Systems and in Globally-Coupled Oscillator Arrays
数学科学:空间扩展系统和全局耦合振荡器阵列中的对称性破缺
  • 批准号:
    9410115
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mathematical Sciences: Symmetry-Breaking Bifurcations and Pattern Formation
数学科学:对称破缺分岔和模式形成
  • 批准号:
    9404266
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

随机时变相位低相干宽带激光抑制受激拉曼散射的动理学研究
  • 批准号:
    12305265
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
随机缺失下纵向数据的多重稳健估计
  • 批准号:
    12361057
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    27 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
数据驱动下双记忆混合控制船舶非线性耦合运动的随机动力学研究
  • 批准号:
    12372033
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
随机非线性复杂系统的拓扑结构及其在交叉学科中的应用
  • 批准号:
    12375034
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
随机阻尼波动方程的高效保结构算法研究
  • 批准号:
    12301518
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Dynamics of Deterministic and Stochastic Neural Models
确定性和随机神经模型的动力学
  • 批准号:
    563628-2021
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Numerical Methods for Deterministic and Stochastic Phase Field Models
确定性和随机相场模型的数值方法
  • 批准号:
    2110728
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Deterministic and Stochastic Models of Water Limited Ecosystems: Implications of Pattern Formation, Bifurcations, Model Reduction, and Data
水资源有限的生态系统的确定性和随机模型:模式形成、分叉、模型简化和数据的含义
  • 批准号:
    1639761
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Deterministic and Stochastic Continuum Models of Dislocation Patterning
位错图案的确定性和随机连续体模型
  • 批准号:
    273908262
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Research Units
Collaborative Research: A Framework for Evaluation, Approximation, and Optimization of Time-Dependent Stochastic Service System Models having Deterministic/Scheduled Interventions
协作研究:具有确定性/预定干预的时间相关随机服务系统模型的评估、近似和优化框架
  • 批准号:
    1538050
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 39.44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了