[发明专利]一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法

权利要求书

1.一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法，采用Mann-Kendall理论，综合考虑生态系统稳态转换因子在不同时期内的浓度趋势变化和突变点分析，最终确定湖泊生态系统稳态转换点及阶段划分；其特征在于方法为：

（1）根据变化趋势与倾向率方法，分别以时间和浓度作为横纵坐标绘制湖泊稳态转化因子随时间的变化趋势图，一次线性回归方程斜率大于0，则表明转化因子总体上呈上升趋势，反之呈下降趋势；

（2）根据需要进行Mann-Kendall趋势检验分析；

（3）通过Mann-Kendall法完成突变点分析；

（4）将突变分析图与相应历年变化趋势图相结合，完成湖泊生态系统TN浓度历史变化阶段。

2.根据权利要求1所述的一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法，其特征在于：所述稳态转换因子的趋势变化指分析时段内转换因子浓度的总体波动趋势，由变化趋势与倾向率方法确定。

3.根据权利要求1所述的一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法，其特征在于：所述稳态转换因子为TN、TP和Chla。

4.根据权利要求1所述的一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法，其特征在于：所述Mann-Kendall趋势检验分析其方法为：

（1）假设H₀为时间序列x₁,x₂,…,x_n服从n个独立的、随机变量同分布的样本，统计变量S的计算公式为：

,

式中R_i和R_j分别为x_i和x_j的秩次；

（2）当n>8，实测数据服从独立且同分布的假设时，统计变量S服从正态分布，其均值E（S）和方差Var（S）满足下式：

E（S）=0，Var（S）=n(n-1)(2n-5)/18

统计量Z的表达式如下：

当时间系列样本n增加时，Z快速收敛于标准化正态分布，设定显著性水平α，双尾检验临界值为Z_α/2；

（3）当｜Z｜<Z_α/2，序列趋势显著；当｜Z｜>Z_α/2，序列趋势变化显著；而且Z>0，序列呈上升趋势；Z<0，序列呈下降趋势。

5.根据权利要求1所述的一种湖泊生态系统稳态转换突变的分析方法，其特征在于：所述Mann-Kendall法完成突变点分析方法为：

(1)由n个样本量的时间系列x构成秩序列S_k；其中，，且当xi>xj时r_i=1，其余情况r_i=0(j=1,2,…,i)；

（2）统计量（k=1,2,…,n），其中，E(S_k)和Var(S_k)分别为S_k的均值和方差；

（3）当时间系列相互独立并有相同连续分布时按照公式E(S_k)=n(n+1)/4和Var(S_k)=n(n-1)(2n+5)/72进行计算，给出显著性水平α=0.05时临界值Z=±1.96，再比较｜UF_i｜与U_a大小，若｜UF_i｜>U_a说明系列存在明显的趋势变化；

（4）同理，将x系列逆序后重复突变点分析并使UB_k=-UF_k（k=n,n-1,…,1,UB=0）；然后绘制UF_k和UB_k曲线图，UF_k或UB_k值大于0则表明序列呈上升趋势，反之呈下降趋势；当它们超过临界直线时，表明上升或下降趋势显著，且超过临界线的范围即为突变区域；如果UF_k和UB_k两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。