利用一维时间序列重建动力系统的初步研究

通过对月平均气温一维时间序列作相空间拓展,和假定相空间状态变量随时间的演化方程含有线性和非线性二次项,再根据拓展后的资料进行拟合,利用最小二乘法求出各项系数,保留其方差贡献大的项,以重建动力系统.实际计算结果表明,重建的低阶动力系统有可能对月平均气温所表征的短期气候演化过程的非线性特性作出描写.     

1979年初夏大气环流季节转换的若干事实

大气环流季节转换是大气环流研究的重大课题之一。研究大气环流不仅要了解各季节的大气平均状态,也需要研究各种平均状态之间的转换。随着大气环流的季节转换过程的发生,全球大气环流的各项物理量发生了剧烈的变化,而且发生了一系列的重大天气现象,例如印度的西南季风,中国长江中下游的梅雨,等等。因此,大气环流季节转换这个课题吸引了很多科学工作者的注意。 1979年FGGE时期获得了大量前所未有的资料,包括常规和特殊观测系统提供的资料。与此同时,1979年5—8月,中国在青藏     

Determination of Kolmogorov Entropy of Chaotic Attractor Included in One-Dimensional Time Series of Meteorological Data

The 1970-1985 day to day averaged pressure dataset of Shanghai and the extension method in phase space are used to calculate the correlation dimension D and the second-order Renyi entropy K2 of the approximation of Kolmogorov's entropy, the fractional dimension D = 7.7-7.9 and the positive value K2 - 0.1 are obtained. This shows that the attractor for the short-term weather evolution in the monsoon region of China exhibits a chaotic motion. The estimate of K2 yields a predictable time scale of about ten days. This result is in agreement with that obtained earlier by the dynamic-statistical approach.The effects of the lag time i on the estimate of D and K2 are investigated. The results show that D and K2 are convergent with respect to i. The day to day averaged pressure series used in this paper are treated for the extensive phase space with T = 5, the coordinate components are independent of each other; therefore, the dynamical character quantities of the system are stable and reliable.     

一维气候时间序列的拓展及其相空间中浑沌吸引子维数的确定

本文利用上海和广州近百年(1873—1980)月平均气温时间序列资料,将一维气候时间序列拓展到多维相空间上去。计算结果表明,月平均气温所表示的我国季风区短期气候演化,在相空间中存在吸引子,具有分维结构,其维数分别是d=3.4和d=2.3,为奇怪吸引子。由此推论,就我国季风区气候短期变化而言,为了能在多维相空间支撑起上述奇怪吸引子,最好选取四个变量或者建立最低为四阶的动力学模式来进行描述。      

南海—西太平洋海域热量平衡各分量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Q_l而言,它包括进入海平面的太阳总辐射Q_s,海面有效回辐射Q_b,蒸发耗热Qe,以及海洋与大气间感热交换Qc,它们之间的关系是:Q_l=Qs-Qb-Qe-Qc。 本文对1965—1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析,结果表明:(1)海面热量平衡各分量的年变化中,季节变吧是最显著的,各年之间具有共同性。(2)热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的:(a)冬季感热加热带(也包括潜热)可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献;(b)全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系;(c)而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。     

利用EOF作相空间拓展与有限区域大气系统混沌吸引子维数的确定

提出用自然正交函数分解的方法来开拓相空间，从而研究有限区域上大气系统的混沌性质。与利用时间滞后作漂移来开拓相空间方法相比较，前者充分保证了相空间各基矢量的正交性，弥补了后者只能对单点资料进行计算的不足。文中利用欧洲中期数值天气预报中心1980－1986年北半球亚洲地区的500hPa位势高度场逐日格点资料进行了EOF分解并计算得到了该地区大气系统的分维数为D＝6．2，从而表明，为支撑该地区大气系统的混沌吸引子至少应取7维系统或以7个变量才能作出描述。     

神经网络BP模型用于月降水预报的研究

采用神经网络ＢＰ型三层映射模式，以南京１９４６－１９８５年４０年月雨量为基础序列，确定三层模式的形式。通过不断调整权重系数，作出１９８６年１－１２月的月雨量长期预报，又用同样方法但改用前一个月的实测值报后一个月的月雨量作出１９８６年各月的月雨址预报。平均绝对误差分别为６．０７ｍｍ和５．７３ｍｍ。对１９９４年６、７、８、９月月雨量以４个不同的起始值进行神经网络预测，都得到１９９４年夏季南京特旱的结果，与实测结果相同。     

给定参数条件下海温脉动随机模式的混沌行为

从Ｓａｌｔｚｍａｎ海气随机气候模式出发，得到了海温脉动θ＇的Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程以及对应的Ｆｏｋｋｅｒ－ｐｌａｎｋ方程。在给定参数条件下求数值解，得到的概率密度曲线ｐ（ｘ，ｔ）具有多个极大值，并在ｐ（ｘ，ｔ）－ｐ（ｘ，ｔ＋τ）相空间中呈现Ｃａｎｔｏｒ集合图象，表明该随机系统在上述参数条件下出现了混沌行为。