基于相空间重构的西太平洋副高指数的动力随机性与复杂性

基于NCEP/NCAR再分析资料,计算了西太平洋副热带高压脊线指数的逐候时间序列,对该时间序列进行了相空间重构,对相空间重构中最佳嵌入维数和延迟时间的选择进行了分析,画出了相应的伪相图,同时还对副高脊线指数吸引子的关联维数进行了计算,得到副高脊线指数关联维数为3.10±0.05.通过动力参数的计算和重构后相空间递归图的分析,讨论了副高活动的动力随机性和复杂性.分析结果对副高系统复杂性和可预报性的认识以及副高动力模型反演有参考意义.     

基于副高-季风非线性动力模型的动力特性讨论与机理分析

基于NCEP/NCAR再分析资料,依据动力系统反演思想,采用遗传算法从1998年实际观测资料中,客观合理地反演重构了副高特征指数与东亚夏季风因子的非线性动力模型,并结合1998年天气实况,讨论了模型中外参数的变化对副高系统平衡态失稳和分岔的影响。从而为副高等难以准确构建动力模型的复杂天气系统的物理机理分析和动力行为讨论,提供了有益的研究思想和方法手段。研究发现,副高指数平衡态的分布和变化与实际副高的中短期异常活动相对应,副高系统由高值稳定平衡态向低值稳定平衡态跳跃的突变行为对应副高的异常南落过程,副高系统由双稳定平衡态向单稳定平衡态并入的分岔行为对应副高"双脊线"并存到消失的过程。     

副热带高压及其影响因子的非平稳性检验与协整分析

为分析理解副高活动与其影响因子的关系,引入计量经济学非平稳性检验的思想和方法,对副高脊线、江淮梅雨活动、青藏高压活动及印度季风活动等特征指数序列进行了单位根检验与协整分析。单位根检验的结果表明,副高脊线指数及其3个影响因子均无单位根,具有非平稳性,且都为一阶单整;协整分析结果表明,副高脊线指数与该三个影响因子之间存在协整关系。分析结果有助于深化对气象要素时间序列非平稳性的认识,进而为构建副高特征指数和影响因子之间的内在关联模型提供依据。     

影响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系

基于小波包分解重构方法，利用NCEP／NCAR逐丑再分析资料，讨论了南亚夏季风与季内西太平洋副高活动的关系，提出和定义了用以诊断副高活动的夏季风频域能量判据。诊断结果除佐证了副高已有的一些研究结果和变化规律外，还揭示出副高与季风间一些新的关系特征。     

2003年淮河多雨期西太平洋副高活动特征及其成因分析

分析2003年淮河多雨期西太平洋副高活动特征，认为副高脊线位置偏南和相对稳定、西脊点偏西以及三次南北和东西振荡的中短期活动过程，是2003年淮河多雨期副高活动的主要特征，符合江淮流域洪涝年份副高活动的统计规律。利用动力学理论和天气学原理，进一步分析和探讨2003年淮河多雨期副高活动的成因和机制。研究结果不仅证实了副高已有的研究结果，还揭示出副高与西风带系统和副热带急流活动之间新的特征关系。     

基于C-C方法的Lyapunov指数计算

识别混沌是对非线性时间序列进行分析，预测，控制的基础，克服已有文献用Lyapunov指数识别混沌时计算Lyapunov指数的不足，用C－C方法计算相空间重构的参数，然后利用混沌的遍历性及定义，提出计算最大Lyapunov指数的新方法，典型实例证明新算法的高效性与正确性。     

南海夏季风活动与季内北太平洋副高的形态和西伸

基于dbl小波基和shannon熵的4层小波包分解重构及HCEP／NCAR逐日再分析资料，研究讨论了南海夏季风与季内北太平洋副高东西形态和西伸过程的相关特征，提出和定义了诊断判别副高活动的夏季风小波包频域能量判据，揭示出南海夏季风低频扰动与太平洋副高形态活动之间的一些新的现象和关联。     

南亚夏季风影响西太平洋副高南北进退活动的小波包能量诊断

基于小波包分解重构方法,利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,讨论了南亚夏季风与季内西太平洋副高活动的关系,提出和定义了用以诊断副高活动的夏季风频域能量判据.诊断结果除佐证了副高已有的一些研究结果和变化规律外,还揭示出副高与季风间一些新的关系特征.     

西太平洋副热带高压活动指数的动力相关因子诊断判别

基于NCAR/NCEP的逐日再分析资料,利用相空间重构方法计算了副高脊线指数的点条件概率密度,并将得到的点条件概率密度及其功率谱与各季风影响因子指标及其对应的功率谱求相关,诊断出了影响副高脊线指数活动的最重要的6个指标因子.诊断分析结果表明,基于点条件概率密度的诊断识别方法能够较好识别具有动力关联的指标因子,该方法可以为判断和选择动力模型因子提供参考依据.     

基于全球大气环流三型分解的西太平洋副热带高压指数的新定义

西太平洋副热带高压（简称副高）活动规律及其变异的动力学机理问题一直是我国气象学家的重要课题。本文针对现有研究和预测中常用的高度场指数不能全面、准确刻画全球变暖背景下的副高演变特征的缺陷,利用全球大气环流三型分解模型中的流函数能够等价描述副高三维空间几何图像的优势,以500 hPa水平型环流流函数的零等值线为客观标准,给出了副高面积、强度、脊线及西伸脊点指数的新定义,并以2018年夏季副高的短期结构演变特征及其与我国东部地区降水之间的关系研究为例,验证了本文新定义副高指数的客观性与合理性。本文利用全球大气环流三型分解模型中的水平型环流流函数新定义的副高指数,不仅从形态上准确刻画了副高的大尺度涡旋环流特征,而且全球大气环流三型分解的动力学、热力学方程组为进一步利用新指数开展副高异常演变的机理研究提供新的理论工具。     

Characteristics Of Chaotic Attractors In Atmospheric Boundary-Layer Turbulence

In this paper, the attractors of turbulent flows in phase space are reconstructed by the time delay technique using observed data of atmospheric boundary-layer turbulence, which include high resolution temperature, humidity andthree-dimensional wind speed measurements in Gansu province and Beijing, China. The correlation dimensions and largest Lyapunov exponents have been computed. The results indicate that all the largest Lyapunov exponents in different conditions of time, site and atmospheric stability are greater than zero. This means that the atmospheric boundary-layer turbulence system is really chaotic and has appropriate low-dimensional strange attractors whose dimension numbers range from 3 to 7 and vary with different variables (dynamical variables or non-dynamical variables) and atmospheric stability. Turbulent kinetic energy is first applied to reconstruct the attractor of turbulence, and is found to be feasible.     

不同下垫面大气边界层湍流的混沌特性研究

根据３ 种不同观测资料,计算和分析了有关诊断具有耗散结构的系统混沌运动的特征量：功率谱、关联维数、Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数和关联熵。结果表明：尽管下垫面明显不同,大气边界层湍流均为混沌运动。     

The Role of Wake Production on the Scaling Laws of Scalar Concentration Fluctuation Spectra Inside Dense Canopies

The scalar concentration fluctuations within a plane parallel-to-the-ground surface were measured inside a model canopy composed of densely arrayed rods using the laser-induced fluorescence technique. Two-dimensional scalar concentration spectra were computed and were shown to exhibit an approximate ?3 power-law scaling at wavenumbers larger than those associated with wake production during quiescent instances when von Karman vortex streets dominated the flow. However, during instances when sweeps disrupted the flow, the spectral exponents increased above ?3. The ?3 power-law for these concentration fluctuation spectra measurements was shown to be consistent with a simplified spectral budget for locally homogeneous and isotropic turbulence augmented with a relaxation time scale similarity argument that assumed a constant enstrophy injection rate and wake generation mechanism. Hence, the origin of this ?3 power-law scaling here differs from the well-known ?3 power-law result for the so-called inertial diffusive range derived for the scalar concentration spectrum at small Prandtl numbers.     

HEIFE绿洲和沙漠地区大气边界层湍流混沌特性研究

利用“黑河实验”期间张掖、沙漠观测站加强观测期间１９９１年６月２０日０９：００至１９９１年１０月２日０９：００时段内水平风速的观测资料,计算分析了有关测量混沌的特征量：关联维数。Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数和Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｗ熵。     

Spatial variation of deterministic chaos in mean daily temperature and rainfall over Nigeria

Daily rainfall and temperature data from 47 locations across Nigeria for the 36-year period 1979–2014 were treated to time series analysis technique to investigate some nonlinear trends in rainfall and temperature data. Some quantifiers such as Lyapunov exponents, correlation dimension, and entropy were obtained for the various locations. Positive Lyapunov exponents were obtained for the time series of mean daily rainfall for all locations in the southern part of Nigeria while negative Lyapunov exponents were obtained for all locations in the Northern part of Nigeria. The mean daily temperature had positive Lyapunov exponent values (0.35–1.6) for all the locations. Attempts were made in reconstructing the phase space of time series of rainfall and temperature.     

测风气球净举力的计算和误差分析

目前在气象和环保部门测量高空风向风速,常采用光学经纬仪跟踪气球的方法。单经纬仪测风或双经纬仪测风同时测垂直气流,以及气球进云后定低空探空仪的高度,均应采用升速已知的气球。气球上升速度W(m/min)取决于气球净举力大小,可由下式确定:     

大气边界层的数值模式

从大气边界层温湿特征的模拟,讨论模式的设计和处理。模式计算所得位温,混合比垂直廓线和混合层厚度等随时间变化基本反映实际大气边界层的一些特点。并从地气之间热量收支、土壤热传导方程出发计算地面温度日变化。利用Clarke的Wangara资料计算了24小时内它们的变化,并与观测值进行比较。本文还对温湿预报方程的数值解的稳定性进行了讨论。     

起伏地形中辐射平衡各分量的计算

本文研究在各种有规则的起伏地形中辐射平衡各分量的理论计算问题,并以平行风障作为例子分析了其中辐射平衡各分量的相对变化。