最大熵原理

“最大熵原理”是近年来较常见到的科学词汇.本文对于这个原理的由来、内容、应用作了简要介绍.它指出了最大熵原理可以从信息理论(一种统计数学理论)引申出来,也可以从物理学中的热力学第二定律引申出来.在着重介绍了信息论中的最大熵原理引出办法之后还通过实例介绍了如何把它应用于宏观的物理、气象系统之中.文章还提出用最大熵原理来统一概率的各种分布函数的认识.     

谈熵

众所周知,熵作为一个概念,是1865年由德国物理学家克劳修斯提出的.熵在希腊文中的字义是发展演化.克劳修斯指出熵(S)是一个状态函数,他用熵变来表证热力学第二定律,即ds≥0.意指在孤立系统中,不可逆过程使熵增加,可逆过程使熵不变.这也叫熵增加原理.它揭示了系统内部实际发生的一切不可逆过程自发进行的方向,从而显示了时间的单向性. 自从克劳修斯提出熵的概念后,100多年以来,熵的应用已经远远超出了热力学、统计物理的范畴,而直接或间接地波及到信息论、数学、天体物理乃至生物医学等各个不     

熵气象学是动力气象学

论证“熵气象学”就是应用热力学第二定律的动力气象,是不足是统计出来的规律，所以它是气象学的发展。     

推进数值天气预报的一个新努力

本文通过引进熵产生的正定项的办法把热力学第二定律渗透到数值天气预报模式的试验之中.试验结果令人鼓舞.     

熵定律与大气动力学

本文着重讨论了热力学第二定律和大气动力学及数值预报模式的关系问题,探讨了将熵理论应用于大气科学的可能途径.     

生态系统熵的初步研究

1865年德国物理学家克劳修斯提出了一个新的物理概念——熵,100多年间很多科学家对它进行了深入的研究,到今天已成为非常厂泛领域中普遍关注的问题。在本文中我们试提出生态系统熵值的一种计算方法,供参考。1 问题的提出1.1 热力学第二定律指出,在不可逆过程中,     

对台风麦莎(2005)的熵流特征初步分析

根据热力学第二定律推导出熵平衡方程,并在数值模拟输出结果的基础上利用熵平衡方程中的熵流项来分析2005年台风"麦莎"发生、发展和消亡各阶段的熵流特征.(1) 从对流层的低层到对流层的高层,台风中心附近的熵流分布会逐渐由负熵流占优势互补趋向于以正熵流为主;(2) 对流层中层500 hPa的负熵流分布显示出,随着台风的强度加强(减弱),台风中心附近的负熵流强度也会随之加强(减弱);(3) 台风中心附近的负熵流分布和强度特征对于台风强度和未来移动路径有一定的指示意义.     

农业气象熵的初步探讨

熵,已经成为当今非常广泛的科学领域中普遍关注的问题。爱因斯坦就曾说过:“熵理论,对于整个科学来说是第一法则”。在本文中,我们提出农业气象熵的初步设想,与同志们商榷 一、熵的概念 尽管克劳修斯对熵作了严格的数学推导,但仍使人感到抽象,我们将一些科学家对熵的表述写出,有助于我们理解。     

熵流与大气系统的演变

熵流是大气耗散结构理论的核心概念。作者从强天气现象观测事实分析与理论研究两个方面入手，讨论了熵流与大气系统演变的关系。前者主要涉及美国近50年龙卷、雷暴大风和冰雹事件的时间演变，后者从Gibbs关系出发导得熵平衡方程，并对一个强天气系统台风麦莎（2005）进行熵流分析，从而揭示出熵作为一个热力学无序度的度量对大气系统的适用性。研究显示，负熵流有助于大气系统的发展，而大气圈作为一个整体将朝着愈益背离平衡态的高度组织化的方向演变。     

新疆气象研究所承担的一个基金课题顺利结题

由新疆气象研究所张学文同志主持的省级气象科研所第一个国家自然科学基金资助课题——“熵原理对气象要素时空分布的约束”已于近日结题。动力学原理约束大气运动问题已有过较深入的研究,且在数值预报业务中取得相当成功。但是,热力学第二定律或者说熵原理又是如何约束大气运动的呢?针对这一问题,本课题作了研究,并取得了成果。主要有:     

Chanchu台风(0601)精细结构中的熵流特征分析

在耗散结构理论的基础上,根据热力学第二定律推导出了熵平衡方程。利用高分辨率模式输出资料通过对比Chanchu台风(0601)螺旋雨带上游、中游和下游及眼壁附近不同区域对流单体和熵流分布情况,揭示出负熵流值与台风的强对流单体有密切联系。基于负熵流与台风精细结构的配置分析,研究中尺度范围内熵流随Chanchu台风发生、发展、消亡各阶段的演变特征。分析表明,对流单体在从雨带上游至下游的演变过程中,熵流分布特征也会发生相应的变化,强对流单体与负熵流大值区相对应;当对流单体减弱,负熵流也随之减弱;当单体最后合并并汇入眼墙时,负熵流彼此合并旋入眼墙,有助于眼墙中深厚对流的维持和发展;此外,负熵流对于Chanchu台风在各发展阶段的强度变化也有一定的指示意义,揭示了负熵流对大气系统的组织化作用。      

熵——具有广泛的应用性

记者陈晓梅报道当今世界,熵理论已经在自然科学、社会科学以及各个领域得到了广泛应用,对于人类进步和社会演化起着越来越重要的作用.美国著名学者J·里符金则称熵是“一种新的世界观”.著名科学家爱因斯坦也曾说过:“熵理论,对于整个科学来说是第一法则”.因此,探讨熵理论在各学科的含义,对于我们进一步研究和应用熵理论,进而建立起熵理论为基础的真理观、价值观无疑是非常重要的.     

复杂性与系统科学哲学研究会成立

２００１年岁末，中国自然辩证法研究会的二级学会，复杂性与系统科学哲学研究会在广州宣布成立。这标志着中国有了以复杂性为主题的学术组织。１２月２５～２８日由７０多位学者参加的成立大会汇集了我国系统科学哲学、熵与交叉科学和自组织研究方面的学者。他们协商把３个方面的研究力量汇集为一个以复杂性为主题的研究会更好。在中国自然辩证法研究会的调谐下召开了这次成立大会。会间选举了理事长、理事、秘书长（新疆气象局张学文、陈晓梅被选入副理事长和理事）。由新疆气象工作者组织的全国性的熵与交叉科学研究会自１９８７年成立以…     

熵与交叉科学讨论会简介

当今时代,伴随着信息热的“熵热”正在席卷全世界.无论自然科学家,还是系统科学家、哲学家都在谈论熵.全国各学科领域的研究人员从实践中越来越认识到“熵”的重要性. 全国第二次“熵与交叉科学讨论会”于1989年10月5日至8日在兰州大学召开.这次继1987年乌鲁木齐第一次讨论会对我国熵理论研究及其应用方面的又一次盛会.     

大气中的耗散结构与对流运动

本文论证熵平衡方程可用来判断大气中对流和降水的发生,非线性热力学理论中的超熵产生可用来判断天气系统的产生.     

生态系统熵值计算方法的初步探讨

当代系统科学的一个重要标志,是定量、可比、优化。但是由于生态变量(x_i)的度量单位不同,故不可比。如有 A_1,A_2……,A_m 个地区,变量有积温(∑T)、降水量(R)、施肥量(F),最终诸地区的优劣难以确定。蓝鸿第等提出的生态系统熵 如下:     

一次淮北连续暴雨的熵分析

本文分析了完全的熵平衡方程中各项对暴雨的作用,作者认为先有外界能流和质流对系统的贡献,导致熵不平衡,与此同时系统内部自行调整使熵趋于平衡,从而产生气流的上升运动。因此,外界供给的能流和质流越大,系统偏离平衡态越远,造成的降水也越大。本文通过一次淮北连续暴雨过程的实例,证明了以上结论。     

多维非高斯系统最小熵控制

针对多维非高斯系统提出了最小熵控制方法,控制的目标是使系统的非高斯输出概率密度函数跟踪一个已知的联合概率密度函数.首先,根据系统模型和辅助映射,构建了系统状态、跟踪误差与扰动输入之间的泛函算子模型,然后基于梯度算法设计了递归的次优控制律,最后通过仿真验证了最小熵控制算法的有效性.     

2018年一次非典型梅雨锋暴雨过程诊断分析

利用常规地面气象观测资料、NCEP/NCAR FNL 1°×1°网格点逐6 h再分析资料,对2018年6月20日浙江省一次暴雨过程的主要环流系统、等熵位涡、垂直螺旋度等进行了天气动力学诊断分析。结果表明：850 hPa低涡切变、对流层中层冷空气、200 hPa南亚高压、副热带高压是此次暴雨过程发生的主要影响系统;700 hPa上的正垂直螺旋度中心对暴雨的发生有良好的指示意义;等熵位涡的演变和形态对冷空气活动有较好的视踪作用,等熵位涡中心两侧气流辐合,有利于低压系统发展,高层等熵位涡与冷空气活动有较好的对应关系,等熵位涡大值区偏南侧的移动与强降水落区有较好的对应关系。     

新疆建筑工程设计中雪压的研究及应用

应用熵最大原理导出的极值分布概率模式,研究了新疆建筑工程设计中最大积雪厚度极值的分布规律,揭示了新疆最大积雪厚度极值和雪压的分布特征。结果表明：新疆各测站的最大积雪厚度遵循熵最大原理导出的极值分布,并进行了熵理论模式的适度检验（k－s检验）,通过率达89％,对新疆建筑工程设计及相关的公路工程设计等都具有重要的科学意义和使用价值。