WikiDer > Динамическое устойчивое состояние

Dynamic steady state

Говорят, что геоморфологическая система находится в динамическое устойчивое состояние имеет значения, которые колеблются между максимумы и минимумы около центрального среднего значения.

Поток наносов из нетронутого водосборного бассейна меняется в краткосрочной перспективе, поскольку ливни приходят и уходят, отдельные склоны холмов разрушаются в массовом движении, а берега рек обрушиваются. В долгосрочной перспективе поток наносов из водосборного бассейна колеблется около среднего значения, создавая динамическое устойчивое состояние, если не происходит значительных изменений граничных условий, таких как климат, растительный покров или скорость подъема.[1]

Равновесие

Концепция баланса или равновесия между формами рельефа и геоморфологическими процессами обеспечивает полезную концептуальную основу для изучения эволюции ландшафтов, а также понимания неравновесных форм рельефа и ландшафтов. Часто бывает полезно или удобно предположить, что равновесный ландшафт не меняется со временем - это состояние называется устойчивым состоянием. Равновесие, однако, не является статическим, а скорее представляет собой динамическое устойчивое состояние с характеристиками ландшафта, которые со временем меняются вокруг центральной тенденции. Эта информация предполагает, что устойчивое состояние сильно зависит от масштаба.[1]

Системы (динамические против нединамических)

Системы могут быть определены как динамические или нединамические в состоянии равновесия. Помимо обычного переходного состояния, когда по крайней мере одна величина изменяется со временем, стабильные динамические системы могут находиться в состоянии устойчивого состояния или в состоянии равновесия, когда система находится в состоянии покоя.[2] Это особое условие возможно через какое-то время, когда все входные и выходные величины остаются постоянными. Связь между ввод и вывод величины для системы в установившемся состоянии называется «статическая передаточная характеристика динамической системы». Динамические системы можно определить как статические и переходные, хотя это, казалось бы, противоречиво, это указывает на то, что система всегда является динамической системой, даже если она остается на мгновение в состоянии устойчивого состояния. Противоположность динамике не статична, а нединамична.[3]

Время отклика (изменения состояния)

Когда граничные условия значительно меняются, геоморфные системы корректируются. Эти настройки не мгновенные, скорее, есть задержка в изменении, это время отклика. Многие геоморфные системы находятся в устойчивом состоянии, а их центральные тенденции колеблются в равновесии вокруг среднего значения, однако при изменении внешних факторов, таких как климат или базовый уровень, система может пересечь пороговое значение и через определенное время отклика измениться на новое. и другое состояние, в котором система будет колебаться вокруг другого среднего значения.[1]

Примером этого состояния является обезлесение в сочетании с переустройством сельскохозяйственных земель, это увеличивает поток речных наносов до нового и более высокого динамического устойчивого состояния, поскольку почвы теперь нарушаются вспашкой и, таким образом, более уязвимы для эрозии. В этом процессе пороговое значение пересекается, и система переходит в другое состояние, что означает, что теперь система колеблется вокруг другого среднего значения.[1]

Геоморфические процессы в динамическом установившемся состоянии

Средний уклон горного хребта остается постоянным, если скорости эрозии и поднятия горных пород одинаковы во времени, даже если отдельные эрозионные события сильно изменяют местные склоны в краткосрочной перспективе. Временные рамки, в течение которых топография уравновешивается изменениями в процессах формирования ландшафта, варьируются от сезонной смены поверхности гравийных русел ручьев после зимних штормов до десятков миллионов лет, которые могут потребоваться для размывания горных хребтов.[1]

За последние 600 миллионов лет Фанерозой время, Земля поддерживала сложное население организмы. Земля увеличивалась и ослабевала, но оставалась в пределах диапазона, необходимого для развития жизни. Поскольку весь углекислый газ в атмосфере используется живыми организмами для фотосинтеза, он проникает в поверхностные воды океана и покидает их каждые несколько лет, а так как он используется в процессах выветривания на суше каждые несколько тысяч лет, эффективные механизмы обратной связи должны иметь работали для удержания атмосферного углекислого газа в относительно узких пределах во время всех экологических изменений фанерозоя. Если бы в какой-то момент за этот промежуток времени концентрация углекислого газа упала до менее чем 1/3 от его нынешнего значения, почти весь фотосинтез остановился бы, но записи показывают, что этого не произошло. Вывод о том, что долговременную циркуляцию веществ земной поверхности можно рассматривать как динамическую систему, защищенную от серьезных возмущений эффективными механизмами обратной связи и не имеющую серьезных вековых тенденций, представляется разумным.[кому?].[4]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Бирман, П. Р., Монтгомери, Д. Р. Равновесие и устойчивое состояние. Ключевые концепции геоморфологии (2014) W. H. Freeman and Company Publishers 41 Madison Avenue, New York, NY 10010. www.whfreeman.com
  2. ^ Рум
  3. ^ Рум, К. Х. Динамическая система в стационарном состоянии - пространство состояний. Интернет-портал «Измерительная наука и техника»; Документ: www.ethz.ch/dok01/d0000881.pdf
  4. ^ Гаррелс, Р.М., Лерман, А., Маккензи, FT. Контроль атмосферного O2 и CO2: прошлое, настоящее и будущее: геохимические модели окружающей среды на земной поверхности с акцентом на циклы O2 и CO2 предполагают существование динамической стационарной системы. , поддерживаемые с течением времени эффективными механизмами обратной связи. Американский ученый. Том 64, № 3 (май – июнь 1976 г.), стр. 306–315. Сигма Си, Общество научных исследований. www.jstor.org/stable/27847256
  • Иван, В. Д. Модель с распределенными элементами для гистерезиса и его стационарный динамический отклик. Журнал прикладной механики. Том 33, выпуск 4 (01 декабря 1966 г.), стр. 893–900, Research Paper. Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния. www.appliedmechanics.asmedigitalcollection.asme.org/article
  • Купер, Дж. Ф. Электрохимическая ячейка непрерывного действия с неуплотняющимся электродом для твердых частиц. US5434020 Грант. 15 ноября 1993 г. Регенты Калифорнийского университета. www.google.com/patents/US5434020