熵定律及其“逆反过程”——以对流层大气为例

熵定律曾被爱因斯坦称之谓自然界最基本的定律,该定律以其广博而深刻的内涵而成为后来许多科学理论的“营养基”,对现代系统科学的形成和发展,起到了不可替代的作用. 熵定律或熵增加原理的数学表述非常简洁,即,对于任何与环境既无质量又无能量交换的孤立系统,我们总有     

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.     

正压大气中大尺度运动的涡度熵

本文在引入涡度熵概念的基础上，在绝热和无摩擦作用的情况下，对正压大气中大尺度运动的涡度熵的产生进行了讨论。指出β效应，辐散效应和地形作用是产生涡度熵的因子，而且我们还用涡度熵的概念对大气中偶极子阻塞的形成过程进行了解释，加深了我们对偶极子阻塞形成过程的理解。     

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。     

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.     

·简介·第三届全国统计物理在气象上应用学术讨论会

在中国气象学会天气专业委员会、新疆气象局和河南省气象局共同主持召开的“全国统计物理在气象上应用学术讨论会议上,收到论文38篇,大多数论文都在会会上作了交流.现将这些论文的主要内容作一简要介绍. 一、耗散结构理论的应用熵平衡方程的建立为我们提供了一个计算变熵场的可能途径.人们对于不同情况,采用不同形式的简化熵平衡方程.计算变熵场,找出变熵场与天气演变的关系.例如用     

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,     

积极开拓气象科学研究的新领域

本刊记者陈晓梅报道：为总结交流熵的基础理论及应用的研究成果、深入探讨21世纪所面临时机遇和挑战,提出新世纪复杂性和非线性科学、熵与交叉科学的发展方向、目标和重点,由中国自然辩证法研究会、熵与交叉科学研究会、数学哲学研究会、新疆气象学会共同组织召开的“全国第七后熵会暨数学哲学会——复杂性与非线性哲学研讨会”、8月26－29日在乌鲁木齐市召开。来自北京、沈阳、广州、上海、湖南、湖北、新疆等有关科研、高等院校、出版社的代表36人参加了会议。新疆科学技术协会魏上贵秘书长、新疆气象局帕尔哈特·吾斯副身长出席会议并…     

论偶然性和必然性的转化及其在气象预测科学中的应用

从六个方面讨论了偶然性与必然性的转化问题。并提出了偶然性和必然性不仅有定性的区别，而且可以利用“信息论”中的熵的计算对偶然性和必然性进行大小的对比和定量的区分。进而指出如何应用在气象预测科学上。     

“等熵思维”到“等熵位涡思维”回顾与讨论

等熵位涡守恒与中纬度斜压扰动发展之间的诊断关系可用于对气旋发生发展的预报,并作为理解水汽图像的动力学场而在业务上使用。"等熵位涡思维"建立在等熵面分析的"等熵思维"基础上。本文首先依据基础的动力学理论,对等熵面上物理量场的动力学解释和业务应用作回顾和讨论,内容包括:等熵面随高度分布特征、等熵坐标中的垂直速度场、等熵面上水汽输送解释、等熵面上高空急流和锋区的特征等。其次,通过与等熵面物理量场分析和斜压二层模式准地转垂直运动方程的比较,着重回顾和讨论等熵位涡面上的物理量场和业务应用,内容包括:对流层顶定义及其温压湿分布特征、对流层顶等熵位涡面上急流和锋区的特征、对流层顶等熵位涡面上的垂直速度场、"等熵位涡思维"与气旋发展及位涡、水汽图像在改进数值预报模式中的作用等。     

信息理论与气候预报

本文把信息理论引入到刻划气候可预报性中,特别是借用了熵和信息传递(transinformation)的概念。熵定量地表示了我们对气候系统状态了解的不确定性。信息传递代表了在已知初始距平大小的情况下,在任意时刻t获得的关于这一距乎的信息。信息传递有许多吸引人的性质,能用来作气候系统可预报性的一种量度。通过一个简单的随机气候模式(一个受噪声强迫的能量平衡模式)对这些概念如何用于气候可预报性作了解释。尽管我们对初始状态有充分了解,但研究表明信息传递描述了关于距平的信息衰减。本文还特别对把信息传递推广到其他气候模式时的用途作了讨论。     

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.     

河南一次西南涡暴雨的大气排熵指数特征分析

应用耗散结构理论,基于广义相当位温构建大气排熵指数,利用常规观测资料、地面加密自动站雨量资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对2008年7月21—23日一次西南低涡东移造成的河南省大范围暴雨过程的大气排熵指数进行诊断分析,结果表明:大气排熵指数的演变与此次西南涡暴雨落区和雨强关系密切,暴雨落在负排熵指数中心偏南一侧,大雨以上降水分布在排熵指数负值中心轴线附近及其偏南侧;强降水开始前,排熵指数明显减小,强降水持续时间与排熵指数低值维持时间联系紧密;雨强不仅与排熵指数低值有关,且与低值维持时间、6h变化量也有密切关系。排熵指数低值中心位置和中心值的强弱变化与该个例中西南低涡中心位置和其强弱变化具有较好一致性。     

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…     

2003年7月4～7日淮河流域特大暴雨等熵位涡分析

利用等熵位涡理论对 2 0 0 3年江淮梅雨期 7月 4～ 7日淮河流域特大暴雨进行了天气动力诊断分析。发现 :等熵面上的西风急流将高位涡向下游输送 ,强西北气流穿越等压线形成强下沉气流 ,将高层和高纬的高等熵位涡向南输送 ,使得强降雨区维持高等熵位涡 ,是强雨带持续的重要原因。等熵位涡高值区与强暴雨有较好的对应关系 ,并具有预报指示意义     

熵与我国气候的特征

熵是表示某一要素的不确定程度的一种度量,在本文中,就根据这一概念,利用我国160个测站30年的资料,计算了温度,降水的熵并分析了熵的分布与变化特征,其结果有助于对我国各地气候特征的了解。     

地闪不规则先导的多尺度熵特征

针对不规则脉冲簇难以判别问题,将多尺度熵应用于不规则先导分析中,探讨闪电信号不规则脉冲分析应用中多尺度熵关键参量的选择方法。在此基础上,将不规则先导与直窜先导及梯级先导闪电信号的多尺度熵进行比较。统计分析表明:不规则先导和直窜先导熵值随尺度先增加后趋于平稳,但熵值有很大差异;梯级先导熵值随尺度变化不明显,整体呈增长趋势,与不规则先导的熵值在大于3的尺度上也有所差异,因此当尺度大于3时可将熵值大于1.5的先导归类为不规则先导,熵值小于1.5的先导归类为梯级先导或直窜先导。不规则先导的特征熵平均值为2.0~2.1,最大值范围为2.6~2.8,最小值范围为1.51~1.59。     

数值预告中的两个不等价约束

指出积分型的位温守恒与熵守恒仅仅在绝热假设的条件下才是两个等价的积分型约束。对于非绝热大气，积分型的位温守恒代表位温算术平均值不变。热力熵的守恒等价于位温的几何平均值不变。这两者含义并不同，而且它们是不等价的。先前研究显示的位温服从Gamma分布表示大气同时满足位温的算术平均、几何平均守恒条件。因而我们建议在数值预告的非绝热模式中同时采用位温守恒与热力学熵守恒两个约束。     

第六届全国熵与交叉科学研讨会在张家界市举行

本刊记者陈晓梅报道：1997年10月19～22日在湖南省张家界市武岭大学举行了第六届全国熵与交叉科学研讨会。这个会的召开标志着我国有组织的熵研究活动已经10年了。1987年在新疆召开的首届全国熵与交叉科学研讨会表明我国在熵领域已经集结了一批人才。10年来他们在组织机构不健全和经费困难条件下能够坚持每两年召开一次全国性会议，反映了我国学者的奋斗精神。10年间他们组织交流了数百篇论文出版了四册论文集。这些论文不仅对熵的含义从多方面做了讨论，而且把熵概念和最大熵原理用到了自然界和社会上。10余年来我国学者编著译的与熵有关的…     

开放多相系熵密度平衡方程在暴雨预报中的应用

利用耗散结构理论的相关知识,从非平衡态理论的熵密度平衡方程出发,计算了2004年6月23日发生在湖南西部和北部地区暴雨发生前24h至暴雨结束前12h每隔6h对流层中低层的熵变场。通过对各个不同时刻的熵变场的分析与比较,讨论了熵场变化与暴雨区域、强度及其演变之间的关系,为暴雨强度和落区预报提供了参考指标。