Modelling Environmental Dynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Camacho Olmedo, Maria Teresa 编

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9783540684893

丛书系列:

图书标签:

环境模型
生态系统动力学
环境科学
数学建模
系统动力学
可持续性
环境管理
气候变化
生物数学
复杂系统

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具体描述

Modelling environmental dynamics is critical to understanding and predicting the evolution of the environment in response to the large number of influences including urbanisation, climate change and deforestation. Simulation and modelling provide support for decision making in environmental management. The first chapter introduces terminology and provides an overview of methodological modelling approaches which may be applied to environmental and complex dynamics. Based on this introduction this book illustrates various models applied to a large variety of themes: deforestation in tropical regions, fire risk, natural reforestation in European mountains, agriculture, biodiversity, urbanism, climate change and land management for decision support, etc. These case studies, provided by a large international spectrum of researchers and presented in a uniform structure, focus particularly on methods and model validation so that this book is not only aimed at researchers and graduates but also at professionals.

好的，这是一份关于《Modelling Environmental Dynamics》这本书内容的详细图书简介，但不包含该书的任何具体内容，而是聚焦于该领域内的其他重要主题、背景、方法论、应用领域以及相关的理论框架，旨在为读者提供一个关于环境建模领域的广阔视角和深入理解，同时避免提及特定书籍的任何细节。 --- 图书简介：环境动态系统建模的前沿探索与应用实践主题聚焦：复杂生态系统、地球系统科学、气候变化影响评估与资源管理目标读者：环境科学研究人员、地球系统科学家、水文学家、生态学家、环境工程师、政策制定者、研究生及高年级本科生。图书概览：本书旨在深入探讨环境动态系统的建模方法、理论基础及其在应对全球性环境挑战中的实际应用。当前，人类活动与自然过程的相互作用日益复杂，对环境系统的理解和预测能力成为可持续发展的关键。本书摒弃了对单一模型或工具的机械介绍，转而聚焦于构建、校准、验证和应用复杂环境模型的系统性思维框架。环境动态系统涉及多尺度、多过程的相互耦合，从微观尺度的生物地球化学循环到宏观尺度的气候反馈机制，无不展现出高度的非线性和不确定性。本书将这一领域置于地球系统科学的宏大背景下进行考察，强调跨学科知识的整合，特别是物理学、化学、生物学与数学、计算机科学的深度融合。第一部分：环境建模的理论基石与方法论革新本部分奠定了理解环境动态系统的理论基础，并系统性地介绍了支撑现代环境建模的核心数学工具和计算范式。 1. 动力系统理论在环境科学中的应用：环境变化往往表现出非线性、阈值效应和突变现象。本章深入解析了常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）在描述物质输运、化学反应和种群动态中的作用。重点探讨了相空间分析、分岔理论在识别系统稳定状态、极限环和混沌行为中的价值。例如，如何利用这些工具来理解湖泊富营养化的临界点或森林火灾的蔓延模式。 2. 随机过程与不确定性量化：真实环境系统充斥着随机扰动（如天气波动、参数估计误差）。本部分详细阐述了马尔可夫链、随机微分方程（SDE）在刻画环境中的随机性特征。核心内容包括蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）、贝叶斯方法（Bayesian Methods）在模型校准和后验概率分布推断中的应用，确保模型输出不仅是点估计，更能提供可靠的置信区间。 3. 空间异质性与多尺度建模：环境过程具有显著的空间依赖性。本书探讨了如何处理尺度效应和空间自相关性。内容涵盖了网格化模型（Grid-based Models）、基于个体的模型（Agent-Based Models, ABM）以及元胞自动机（Cellular Automata, CA）的构建原则。特别关注了多尺度耦合策略，例如如何将宏观气候模型的结果作为驱动力输入到流域尺度的水文模型中，实现信息的有效传递和反馈。第二部分：关键环境过程的建模实践本部分深入到具体的环境要素，展示了如何针对不同的环境问题构建和应用定制化的动态模型。 1. 水文与水资源系统动态模拟：重点关注降雨-产流过程的动态响应、地下水补给与排泄的耦合机制。分析了分布式水文模型（如基于物理过程的分布式模型）在预测极端降水事件和评估气候变化下水资源可用性方面的能力与局限。同时，探讨了在不确定性下进行水库调度和防洪决策的动态优化方法。 2. 生态系统功能与生物地球化学循环：本章聚焦于碳、氮、磷等关键元素的动态循环。详细解析了植被生长模型、土壤有机质周转模型以及它们与大气交换过程的耦合。通过动态模型，读者可以量化森林碳汇的长期变化、湿地生态系统对污染物负荷的缓冲能力，以及营养物质限制对初级生产力的影响。 3. 气候系统反馈与大气过程模拟：探讨了大气边界层过程、云微物理过程以及地表反照率变化对区域乃至全球气候反馈的影响。虽然气候模型涉及巨大的计算资源，但本书侧重于理解其核心的动力学方程组，以及如何通过降尺度技术（Downscaling）将全球模型的结果应用于区域环境管理。第三部分：模型的验证、应用与管理决策环境模型并非静态的工具，其价值在于指导实际决策。本部分强调了模型从实验室走向实际应用的关键步骤。 1. 模型性能评估与可信度分析：构建模型的最终目标是提高决策的可信度。本书系统介绍了模型校准（Calibration）、敏感性分析（Sensitivity Analysis）和不确定性分析（Uncertainty Analysis）的现代技术。强调了数据同化（Data Assimilation）技术在实时修正模型状态和参数方面的潜力，以应对环境系统的快速变化。 2. 耦合模型与集成系统：现实世界的问题很少能被单一学科模型解决。本部分探讨了如何构建跨领域的集成模拟系统，例如将水文模型、生态模型与社会经济模型（如土地利用变化模型）进行耦合。讨论了数据标准、接口设计和误差传递在集成系统中的挑战。 3. 动态模型在环境政策制定中的角色：重点分析了如何利用情景分析（Scenario Analysis）来评估不同环境政策（如碳排放限制、流域管理措施）的长期动态效果。本书强调模型应作为决策支持系统（Decision Support System, DSS）的核心组件，帮助决策者理解复杂干预措施的时间延迟效应和潜在的次生影响。结论：本书构建了一个全面的框架，引导读者超越对特定软件或方程的依赖，转而掌握环境动态系统建模的内在逻辑和科学严谨性。通过深入理解这些工具背后的数学原理、计算挑战和应用限制，读者将能更有效地构建出能够准确反映环境复杂性、并能为全球可持续发展提供有力科学支撑的动态模拟工具。