城市环境所构建生态变量关系时域依赖性检验路径
生态系统中环境与生物变量之间压力-响应关系是生态学各领域探索的基本理论问题，也是支撑各类环境问题管理有关标准制定和评估决策的关键科学依据。例如，水体环境中营养盐与叶绿素之间的关系，一直是生态学，特别是淡水生态学与数理统计学跨学科研究中一个典型的“找关系”理论问题，已成为水体富营养化定量评估和营养物基准制定等方法体系建设的重要生态学基础。
在生态系统研究中，环境与生物变量关系的不稳定性不仅困扰着理论生态学界，而且制约着这类关系在环境现实问题管理中的应用。鉴于此，中国科学院城市环境研究所联合美国宾夕法尼亚州立大学、日本国立环境研究所等研究人员，以营养盐与叶绿素之间关系为例提出生态变量关系“时间不稳定性”或“时域依赖性（Temporal dependence）”的概念性假设，同时构建了检验该假设的统计学路径。相关研究成果以A statistical framework to track temporal dependence of chlorophyll–nutrient relationships with implications for lake eutrophication management为题发表在Journal of Hydrology上。
这一概念性假设的基本内涵包括相互联系的两个层面，一是营养盐与叶绿素之间关系可能会因为观测数据的时间不同而表现出不稳定，二是这一关系可能会随着观测数据时间样本数量的不断增加而逐渐趋于稳定。针对上述两个层面，研究人员构建的统计学路径由两个相对应的检验流程组成，第一个流程用于检验单年样本数据集生态变量关系的上边界参数是否随时间不同而变异，第二个流程用于检验逐年累积样本数据集生态变量关系的上边界参数是否随时域增加而收敛。
这一概念性假设得到了来自美国和日本两个不同案例湖泊长期观测数据的一致性检验。检验结果表明，两个不同案例湖泊营养盐与叶绿素上边界单年模型参数均呈现出频繁的波动，而逐年累积模型参数均呈现趋稳的趋势。这一结果在湖泊富营养化管理和决策上意味着，这两个不同案例湖泊的水体富营养化评估和营养物基准制定，应基于逐年累积数据的趋稳化模型，而不应基于单年数据的波动性模型。值得注意的是，尽管这一概念性假设得到两个不同案例湖泊长期观测数据的一致性检验，但是这项研究仍然无法断定该假设在全球湖泊中具有普适性。因此，该假设及其检验路径的应用依然需要更多具体案例湖泊长期观测数据的检验。
叶绿素与营养盐关系时域依赖性检验路径
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科技前沿
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项目成果
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