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气候物理化学课程:作业一 Daisy World

From atmoschem

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Daisy World介绍

1970年代初期,英国科学家James Lovelock提出了盖娅假说(Gaia Hypothesis)。Lovelock认为地球气候系统是一个高度耦合的系统,生物圈和非生物圈之间有很强的动态反馈过程。在有限范围的外强迫条件下,地球系统可以通过交互作用,产生适宜生命生存的动态气候平衡。


为示范他的假说,1983年Lovelock与Andrew Watson合作发展了一个简单的概念模型[Watson and Lovelock (1983) “Daisy World”]。Daisy World显示了生物圈可能通过负反馈过程改变地球系统物理性质,优化气候状态。这虽然是一个很简单的概念模型,但是却有很多复杂或甚至违背直觉的表现,成为研究复杂相互作用系统动力的经典问题。了解Daisy World模型,可帮助我们更深入认识气候系统相互作用。


基本模式

Watson and Lovelock (1983) Daisyworld 基本模式


基本实验

不同死亡率 不同覆盖率(海洋面积)


作业要求

  • 同学需自行编写基本Daisyworld模型,但使用的程序语言不限。可使用Fortran, C, C++, Python, Mathematica, Matlab, IDL等。
  • 网上有许多Daisyworld程序,同学可以参考,但不可抄袭。


学期报告延伸建议

除了编写基本的Daisyworld模型及完成基本实验以外,同学们可以探索以下任一种或多种延伸变化,作为学期报告主题,也可以自己提出其他变化。

  • 假设daisies可以在不同纬度分布,且不同纬度因太阳入射角不同,daisy反照率对行星整体反照率的影响不同。
  • 假设daisies种类更多(生物多样性更高),对系统稳定度的影响
  • Daisy-Rabbit-Fox World


参考资料