闽江流域竹岐站年平均流量时间序列的混沌特征分析

以闽江流域控制水文站竹岐站1936—2004年年平均流量的时间序列重构相空间,计算饱和关联维D2与Kolmogorov熵的稳定估计值.结果表明竹岐站年平均流量变化具有明显的混沌特性;相空间吸引子的关联维为5.14,至少需要设立6个独立变量建立竹岐站年平均流量的系统模型;当D2趋于稳定时饱和嵌入维数等于7,说明重构相空间所需要的最小嵌入维数为7;Kolmogorov熵的稳定估计为0.155,即系统的平均可预报时间约为6～7 a.     

新疆和田河流域河川径流混沌特性分析

新疆和田河属冰川融雪及高山降水混合补给型河流,平原绿洲区降水基本不产流,其年径流主要受气温和山区降水影响,是塔里木河现今的四大源流之一。针对和田河流域和田河支流玉龙喀什河和喀拉喀什河,充分利用同古孜洛克水文站和乌鲁瓦提水文站1957-2002年共46年实测月径流时间序列所包含的丰富信息,采用自相关函数法选取延滞时间τ,重构了2条河流月径流序列的12维相空间,基于相空间重构,估算了能够表征水文系统混沌特性的定量指标即月径流序列的饱和关联维数D2和最大Lyapunov指数λ1,结果表明上述2条河流月径流序列存在相同的饱和关联维数且相关维数非整数,同时由资料所得的最大Lyapunov指数λ1也全部为正数,充分说明两条河流径流系统均存在混沌特性。     

河西走廊沙尘暴频数的时序分形特征

对1961-1990年河西走廊沙尘暴频次资料进行的分形研究发现,沙尘暴发生的时序分布具有分形特征,计算所得其相空间的关联维数为5.52,表明要恰当地描述河西地区沙尘暴变化特征,需构造至少6个状态变量的动力学系统;在分析了沙尘暴频数时间序列的Kolmogorov熵为0.18、平均可预测时间尺度为5~6 a的基础上,运用R/S分析方法对1961-1990年中各时段沙尘暴的变化趋势进行了预测,预测结果与实际沙尘暴的变化趋势十分吻合,表明上述方法是进行河西地区沙尘暴时间序列分形研究的有效途径。     

乌鲁木齐近30a大气稳定度和混合层高度变化特征及与空气污染的关系

基于1979 - 2008年乌鲁木齐1天4个时次的地面常规气象观测资料,运用Pasquill -Tumer稳定度分类方法和修正的罗氏法计算得出了乌鲁木齐市近30 a大气稳定度和大气混合层高度随时间序列的变化特征,分析了2001-2008年混合层高度和稳定度与空气污染的关系.结果表明:近30 a乌鲁木齐大气混合层高度随时...     

黄河流域动力系统泥沙时序混沌特征分析——地理系统综合研究的一种尝试

选取黄河头道拐、潼关、花园口和利津断面1952²000年的泥沙含量为时序,在G-P重构相空间的基础上,分别计算了各断面泥沙时序的关联维（D2）、K2熵和Hurst指数。结果表明,各断面的最小饱和镶嵌维（m）、D2和K2熵分别为5、3.24和0.13,说明黄河流域各级系统均具有混沌特征,并且从上游到下游混沌特性逐渐增强。随着混沌特性的增强其平均可预报时间下降,头道拐断面为8年,其余断面为3年。各断面Hurst指数均大于0.68,在可预报时间内,各断面泥沙时序具有持续性下降趋势,并用2001²004年实际数据得到了验证。文章还给出了黄河流域动力系统的一般形式,该系统至少需要8个状态变量,2个控制变量。     

西北干旱区典型绿洲气候因子非线性特征研究——以新疆石河子地区为例

以西北干旱区典型绿洲新疆石河子地区为例,使用该区1959—2006年的年平均气温和降水量资料,基于小波变换从多时间尺度分析了气候因子的波动、突变和周期特性,并通过关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征。结果显示,石河子地区气候变化呈现复杂的非线性特征,具有分形、混沌特征和波动性。研究区降水量变化的主周期分别为5、8、14 a和20 a,但只有5 a和8 a通过了0.05水平下的显著性检验;温度变化的主周期分别在4、7 a和11 a,并且全部显著;研究区温度、降水量序列的关联维分别为4.51和3.21,均为非整数,这意味着该地区的气候因子具有分形和混沌特性;该区温度、降水量的饱和嵌入维分别为7和6,表明要对其进行系统动力学建模,分别需要5～7和4～6个独立的状态变量;在R/S分析中,根据研究区温度（1992—2006年）和降水量（1987—2006年）序列的Hurst指数预测,在2006年后的15 a内该区温度可能仍将保持上升趋势,而降水量在未来的20 a内将可能呈现轻微的下降趋势。     

淮河流域洪涝变化吸引子维数研究

淮河流域洪涝序列的功率谱表现出了较好的混沌谱特征,这是序列呈分形结构的内在原因。洪涝序列及其不同平滑序列的关联维数表明,序列平滑程度越大,关联维数越小,关联维数反映了序列所在系统的层次,是系统结构复杂性的重要量度,是 系统建模所需独立变量的控制参数。要恰当地描述淮河流域洪涝发生系数,需构造至少５个状态变量的动力学系统。     

兰州市大气降尘环境磁学特征研究

应用环境磁学方法系统研究了兰州市区大气自然降尘的磁学特征（包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线）。结果表明：兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高,磁参数的贡献主要来自磁铁矿和磁赤铁矿,磁性矿物的粒度较粗,为准单畴颗粒;兰州市大气污染严重,磁化率等磁学参数较好地反映了兰州市大气污染状况;兰州市空气污染防治近年来已取得了一定成效,空气质量有了较大改善,冬季污染在逐年减轻,而夏季污染变化不大。环境磁学作为一种简单、快速且无破坏性的研究手段,可以为城市污染防治研究提供许多有价值的信息。     

乌鲁木齐市低空温度层结与采暖期大气污染的关系

为了找出乌鲁木齐市低空逆温对大气污染的影响规律,为治理和预测大气污染提供科学依据,利用2000年6月至2006年4月的乌鲁木齐市空气污染监测资料和气象站的探空、地面资料,分析了大气污染与逆温的对应特征。结果表明:乌鲁木齐市低空逆温的出现频率与大气污染指数具有相似的时间分布特征。采暖期空气污染指数API值越大,相对应出现逆温日的比例越高,以贴地逆温多;在污染源排放量一定的情况下,大气中污染物浓度与低空逆温层厚度、逆温层底高、逆温层顶底温差有显著的统计关系,而与逆温层中的逆温强度统计关系不显著。随着逆温层底高度降低,逆温层平均顶高、厚度、逆温层顶底温差的增大,日平均气温、最低气温、最高气温的降低,污染级别呈增加趋势;在采暖期同一时段内,要达到同样的污染级别,悬浮逆温日污染物容纳量比贴地逆温大,贴地逆温更容易造成空气污染;在污染物排放量相同的情况下,污染的程度主要取决于悬浮逆温层的底高和厚度及持续日数。     

古气候变化吸引子维数对比研究

对世界上不同地区的多条古气候曲线 ,采用相同的间距和同一种算法进行关联维数计算 ,结果表明各系统均具有非线性作用产生的混沌现象。与太阳辐射曲线关联维数对比表明 ,太阳辐射控制了气候变化的基本格局 ,在此基础上叠加了区域性特征。     

河冰湖突发洪水的分形和混沌特征研究

本文利用天山北坡四棵树河冰湖突发洪水洪峰流量时间序列,从吸引子分维数Ｄ２和Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｖ熵等方面分析了洪峰流量变化的混沌性质,初步结果表明,河冰湖突发洪水时序分布具有分形特征,且洪峰流量的变化是一个稳定性的低维混沌吸引子。     

中国出口贸易的地理格局演化及其影响因素研究——基于1984年~2013年中国出口贸易数据的实证分析北大核心CSSCI

新常态经济发展背景下,我国出口贸易市场的地理格局正进入深度重构期。根据1984年~2013年的中国出口贸易数据,运用地理集中度指数和灰色关联度等方法,分析中国对外贸易地理集中度的时空演化特征及其影响因素,旨在促进新时期我国出口贸易政策的创新实践。研究发现,中国出口贸易地理集中指数总体呈下降趋势;三个重要演化阶段存在差异化的主导影响因素;非农产业的劳动人口比重和出口商品价格指数成为两大长期性影响因素;近十年来人民币汇率的灰色关联序呈现不断提高趋势。     

淮河流域洪涝变化的耗散性

混沌理论中,人们提出了一些非线性复杂现象的分析方法。在这些方法的启发下,我们曾研究了淮河流域洪涝变化的分形特征和混沌性。在先前研究的基础上,该文以淮河流域洪涝变化为对象,通过表征相空间轨道附近平均收缩(发散)特征的Lyapunov指数,定量地分析和论证了淮河流域洪涝变化的耗散性。淮河流域洪涝变化耗散性的定量论证标志着在地理系统非线性研究方面进行了新的尝试和探索     

基于信息扩散和混沌理论的西安市玉米生育期旱涝特征

为研究区域旱涝特征以及对作物产量影响,在对比标准化降水蒸散指数和降水温度均一化指标的基础上,利用信息扩散和混沌时间序列分析技术,探讨作物各生育阶段的旱涝演化规律,以及不同生育阶段发生旱涝对产量的影响。以西安市为典型区域,将玉米作为研究对象,根据1951—2015年气象资料和玉米单产等数据,利用该文提出的方法进行分析。研究结果表明：① 西安市玉米各生育阶段的旱涝随时间变化的趋势呈现波峰、波谷交替起伏形式,表现出一定的周期性。2008年后各生育阶段均表现出向相对丰水方向发展的趋势。② 西安市玉米各生育阶段大多数处于正常状态,频率大约为45%。出苗—拔节阶段发生重旱的比例最大,达4.62%。拔节—抽雄阶段发生中涝（含）以上程度的频率最大,达15.39%。③ 玉米各生育阶段的旱涝时间序列的最大李雅普诺夫指数均大于0,各时间序列呈现一定程度的混沌特性。④ 拔节—抽雄阶段相对于其他生育阶段,产量和旱涝相关关系较明显,一定程度上反映出该阶段对水分的敏感性。     

西北干旱区内陆河年径流过程的非线性特征——塔里木盆地三源河的实证分析

以塔里木盆地三源河为例,基于1957-2002年的时间序列,运用小波分析方法从不同的时间尺度上分析了年径流过程的非线性变化趋势,并运用关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征.主要结论如下:(1) 西北干旱区内陆河年径流过程,是复杂的非线性系统,它们具有波动性以及分形和混沌特征.(2) 从大的时间尺度,即16(24)年的时间尺度上来看,阿克苏河、叶尔羌河的年径流量,在整体上基本呈上升趋势,而和田河在整体上却基本呈轻微的下降趋势.如果把时间尺度缩小到8 (23)或4 (22)年,则各河流的年径流量就不再是上升或下降趋势,而是呈明显的波动变化,而且4(22)年尺度上的波动比8(23)年尺度上的波动更加明显.(3)和田河、叶尔羌河与阿克苏河的关联维数分别为3.222 7、3.211 8与 3.209 2,均为非整数,是分形,这说明三源河的年径流过程具有混沌特征.由于每一个关联维数都大于3,这就意味着,要从动力学角度描述三源河的径流过程,至少需要4个独立变量.(4) 从1989-2002年期间的Hurst指数可以判断,在2002年以后的14年里,阿克苏河与叶尔羌河的年径流量基本上将呈增加趋势,而和田河基本上将呈轻微的减少趋势.     

庐山风景区功能演化的混沌特征及其启示

在构建风景区演化周期、混沌模型的基础上,对庐山风景区功能演化的混沌特征进行了实证研究。庐山风景区主要经历了古代旅游风景名胜区的探索、形成、发展、成熟期和近现代大众旅游的度假、观光、科考旅游地的探索、形成、发展期,其功能演化体现了分形、初始条件与蝴蝶效应、混沌边缘、间歇变换、同步锁模和锁定效应等混沌特征,说明风景区演化是周期和非周期的相对统一。现阶段呈现的旅游消费需求不稳定、景区城市化、行政管理体制不顺、景区发展与社区矛盾等是庐山发展的混沌要素,控制这些混沌要素,有助于促进景区健康发展。     

近50年来兰州城市气候变化的R/S分析

运用R／S方法、城效对比法，对1951－1999年兰州市城市气候的温度、水汽压、相对湿度和日照百分率等指标的冬（1月）、夏（7月）及年平均值进行了计算分析，各项指标的Hurst指数H均大于0.5，说明它们存在明显的赫斯特现象，反映了兰州市近50年来气候变化存在趋势性成分，即持续性的城市化气候效应。至于各项指标的Hurst指数在冬、夏及年平均值间有差异，分析证明这是兰州城市化气候效应强度的季节差异所造成。     

1977～2008年延吉市城市景观格局演变

以延吉市为研究对象,利用1977年、1986年1:5万地形图,1992年、2001年TM影像,2008年ALOS影像等5期多源数据,运用景观生态学原理,借助遥感和GIS技术,选取城市景观构成、平均斑块面积、斑块密度、斑块分形维数、景观分离度指数、多样性指数和均匀度指数等进行分析,揭示延吉市近31 a来城市景观格局演变及...     

半干旱草原型流域不同时间尺度降水特征分析

基于锡林浩特气象站1960-2015年逐日降水数据,运用M-K法、R/S 法和Morlet 小波法,分析了半干旱草原型流域--锡林河流域近56a不同时间尺度下降水趋势及突变特征、未来变化趋势、降水周期规律的变化情况。结果表明：近56a来锡林河流域年降水量呈下降的趋势,在1974、1980、1989年和1998年发生过4次突变,存在28a的主周期变化。夏季降水特征和年降水特征基本一致,冬季降水量呈显著上升的趋势。汛期8月份降水量呈显著下降的趋势,并在1998年左右发生突变,降水第一主周期在12a处,非汛期11和12月份降水量都呈显著上升的趋势,其中,12月份降水在2000 年左右发生显著突变,这两个月份降水的第一主周期分别是30a和9a。不同时间尺度下降水序列的Hurst指数均>0.5,说明流域降水趋势具有持续性,未来降水趋势与过去保持一致。     

一次强沙尘暴活动对中国城市空气质量的影响

对2006年4月8—12日发生在中国北方地区的一次强沙尘暴天气过程及其对中国大陆城市空气质量的影响进行了分析研究。结果表明：①造成此次沙尘天气过程的直接原因是伴随着西伯利亚强冷空气南下的冷锋自西北向东南方向的移动。沙尘暴鼎盛时期卫星观测的中国境内大气沙尘气溶胶指数（AI）的分布存在一个高值区和两个次高值区。高值区位于内蒙古西部地区、河西走廊和河套地区;两个次高值区分别位于塔克拉玛干沙漠及华北至东北地区。与此同时,地面观测的最小能见度小于10 km的气象站点分布最密集的地区也主要分布在上述3个区域。AI的分布与最小能见度的分布之间有着很好的一致性。②这次沙尘天气过程的影响范围主要在33°N以北。从西到东沙尘天气影响的程度逐渐减轻,受污染最严重的城市集中在西北地区东部。根据锋面过境时间与发生大气污染事件时间的对比可将受沙尘天气影响的城市大致分为两类：第一类城市大气污染事件发生在冷锋过境期间（Ⅰ类城市）,第二类城市大气污染事件发生在冷锋过境前（Ⅱ类城市）。Ⅰ类城市受沙尘过程影响发生空气污染事件的持续时间相对较短,空气污染事件主要出现在锋面过境前后。Ⅱ类城市受沙尘过程影响发生空气污染事件的持续时间相对较长,空气污染事件的出现时间要明显超前于锋面过境时间。两类城市的共同特征是能见度与空气污染指数（API）之间存在着良好的反位相关系。