区域旱涝气候混沌动力学可预报性研究

根据西安地区旱涝气候等级近1624a（380-2003年）资料序列，运用非线性系统混沌动力学理论，通过计算气候吸引子的关联维数、Kolmogorov熵和Lyapunov指数，对西安区域旱涝气候的混沌特性和可预报性进行研究。结果表明：西安区域旱涝气候系统是一个具有有限个自由度的复杂的混沌系统。其吸引子关联维数约为3．1，确定性的平均可预报时间尺度约为14．8a，最大可预报时间尺度约为20．7a。     

33模Lorenz系统的混沌特征及其可预报性分析

简述了33模Lorenz系统的导出及求解过程,并从功率谱、关联维数和Lyapunov指数等三方面验证其33个谱模分量及流场和扰动温度场得到的时空序列具有混沌特性,并对其进行可预报性分析。结果表明,对于混沌系统而言,对其时空序列取平均并不能延长可预报时效。     

包头市气候变化耗散结构特征及其混沌行为的可预报性

通过对包头地区1971—2000年整编资料的计算,分析出包头市近30a的气候变化特征,利用统计学方法分析和解释了包头地区气候变化的突变现象,得出气候突变对包头地区引起的气温和降水的影响,简要分析了气候突变后的稳定性及其耗散结构特征,利用包头月平均气温的时间序列,求得包头地区吸引子的维数,表明了包头地区气候具有的混沌行为。通过累积分布函数对包头地区混沌行为做出定量估计,求出了系统混沌的定量程度,找到了包头地区可以预报天气的平均时间尺度。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上, 以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例, 研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先, 运用定量的G-P关联维方法, 探讨了非线性分析的主要定量指标, 具体而言有, 饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵, 计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次, 结合定性的功率谱分析方法, 进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验, 从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。      

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。     

火星冲日与兴安盟地区干旱及气候预测

利用火星冲日资料，分析了兴安盟地区8个站点最近50年的月降水量时空变化规律，得出距离地球最近的火星冲日时期与兴安盟地区干旱有很好的相关关系。最近几年在短期气候预测中应用，效果非常好。用未来火星冲日月份做兴安盟地区干旱、洪涝及白灾的短期气候预测以及长期气候预测等。并且给出了本世纪之初的2010年前兴安盟地区干旱、洪涝、白灾的长期气候预测情况。     

陕北的气候适宜林牧业生产

陕北黄土高原,光、热资源丰富。但由于植被的生态条件被破坏,造成干旱缺水,农业生产一直上不去。要改变农业生产长期落后的状况,必须首先改变气候条件。为此,本文在分析陕北气候特点的基础上,提出了改变陕北气候条件的具体措     

混沌动力学及其在干旱预测中的应用

本文叙述了混沌动力学产生的科学背景，混沌动力学的基本概念，以及基于混沌动力学的干旱预测的技术方法。     

锡林郭勒草原气候变化与干旱特征

锡林郭勒草原属典型的干草原气候,具有干旱、半干旱的气候特征。文章对草原气候变化和干旱特征做了系统分析,在气候历史演变分析中,采用相似气候分区,对相同草原气候区的资料做平均处理,使其既便于分析,又具有代表性。在草原干旱分析中考虑了草地植被生长特性和牧草各生长期对水分的需求,确定干旱监测指标。讨论了锡林郭勒草原当前所处的基本气候态以及气候变化对草原生态环境的影响。     

三峡地区旱涝多时间尺度变化特征及旱涝年大气环流异常

根据Z指数指标体系,构建了三峡地区旱涝指数时间序列,且利用Morlet小波分析方法研究了指数序列的多时间尺度演变特征和典型夏季旱涝年大气环流特征,结果表明：三峡地区干旱、雨涝有明显不同的年际、年代际特征,年、四季的干旱指数与雨涝指数基本呈反位相特征。三峡地区旱涝指数Morlet小波分析表明,在不同时间和频率域中,有显著的周期振荡,具有较强的局部特征;年旱涝指数主要有准5年、准9年、准15年的周期振荡;旱涝特征周期振荡也具有明显的季节性差异。三峡地区雨涝年的环流背景为乌拉尔山地区、西伯利亚、巴尔喀什湖地区上空位势高度偏高,我国河套地区、华北平原至日本海上空的位势高度偏低;干旱年的环流形式与之相反。     

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。     

一种大范围干旱的识别方法及其应用

基于日本APHRO格点降水数据计算格点SPI序列,兼顾时空连续性,定义了一种大范围长历时干旱的识别方法。该方法以我国国土面积的10%作为大范围干旱事件影响范围的最小阈值,同时给定了干旱事件影响区域的空间连续和时间连续的判定标准,另辅以干旱烈度计算方法和干旱中心的识别方法,给出了此类干旱事件的面积、历时、烈度及干旱中心的指数定义和事件的识别过程。在此基础上,识别了我国1961—2015年以来的69次大范围干旱事件,得出这69次大范围干旱事件的平均面积指数为30.49%,平均干旱历时为8.15个月,平均干旱烈度为-4.192。利用此方法对1998—2002年发生在华北地区的持续性区域干旱事件进行再分析。结果表明,这一时期的干旱事件不仅局限于华北地区,同时也波及到东北、西北、西南和东南等地,涉及了4次大范围长历时的干旱过程。     

天目山树轮碳同位素与周边地区旱涝变化关系的研究

根据帕尔默干旱模式的基本思路,建立动态的能反应旱涝持续特征的适合于天目山地区的旱涝指数。对采自天目山的柳杉树轮进行交叉定年后,测得树轮的δ^13C年序列,将δ^13C去除大气CO2趋势影响后的高频变化与不同时段的旱涝指数进行相关分析,结果显示：春夏季的旱涝指数与当年和滞后一年的δ^13C序列有着比较显著的相关性,表明树轮δ^13C对春夏季旱涝的发生有着比较好的响应。根据此显著相关性,利用多元回归方程重建了历史时期的春夏季旱涝指数,分析表明天目山地区春夏季旱涝的发生具有比较明显的年代际变化特征,为研究该地区气候变化特征提供了较可靠的参考依据。     

On the crosscorrelation between drought indices and solar activity

Summary Crosscorrelation structure between solar activity and drought indices is investigated by analyzing the cross correlation of the residual time series of solar activity and drought indices. Double Sunspot Cycle, Zürich Sunspot number, Palmer's Drought Index and Drought Area Index data are used in the study. White residual series derived from the observed data series by using valid time series models are used for the crosscorrelation analysis. Weak correlations between solar activity and drought area indices are inferred. The lags of significant correlation appear to vary for the different time series used in the study.With 3 Figures     

中国北方夏半年最长连续无降水日数的变化特征

利用1951-2004年中国北方各气象台站夏半年逐日降水资料,建立最长连续无降水日数时间序列,采用经验模态分解(EMD)求出该序列的本征模态函数(IMF),分析原序列内在的多尺度振荡变化.用小波分析原序列的突变.结果表明,连续无降水日数的变化主要是由IMF1、IMF2和IMF3这3个本征模态构成,3-4 a、8-10 a尺度的振荡对整个变化起主要作用.近50年来,最长连续无降水日数呈线性增加趋势;显著增加的年份在1960年和1994年前后,与干旱现象的发生有紧密的联系.     

双线性模型在江淮旱涝序列预测中的应用

提出了一套用双线性模型预测旱涝序列的简便方案。实例的计算结果说明了该方案的实用性和通用性,在各种自然灾害序列预测中具有重要的理论意义和广泛的应用价值。     

应用自激励门限自回归模式对旱涝游程序列的模拟和预报

在用AR、ARMA等线性模式对气候序列进行拟合和预报时,由于气候序列中存在着非线性变化,所以拟合和预报效果往往不太理想。本文首次用非线性自激励门限自回归模式(SETAR)对由北京511年(1470—1980年)历史旱涝记录变换的湿涝(干旱)游程记录进行了模拟和预报,解决了长期以来预报方程不能随转折点变更的问题。拟合和预报结果表明:门限自回归模式的拟合和预报效果比线性AR模式有明显提高。AR模式只能预报出2年长度以下的游程转折点,而SETAR模式能较准确地预报出3年长度以上的游程转折点。这可能是因为在预报过程中SETAR模式能按游程转折点更新模式,而且模式建立时不要求序列具有平稳性的缘故。     

MODELING AND PREDICTION CONCERNING TIME SERIES OF FLOOD/DROUGHT RUNS USING THE SELF-EXCITING THRESHOLD AUTOREGRESSIVE MODEL

When linear regressive models such as AR or ARMA model are used for fitting and predicting climatic timeseries,results are often not sufficiently good because nonlinear variations in the time series.In this paper,a nonlinear self-exciting threshold autoregressive(SETAR)model is applied to modeling and predicting the timeseries of flood/drought runs in Beijing,which were derived from the graded historical flood/drought records inthe last 511 years(1470—1980).The results show that the modeling and predicting with the SETAR modelare much better than that of the AR model.The latter can predict the flood/drought runs with a length onlyless than two years,while the formal can predict more than three-year length runs.This may be due to thefact that the SETAR model can renew the model according to the run-turning points in the process of predic-tion,though the time series is nonstationary.     

Interannual to decadal summer drought variability over Europe and its relationship to global sea surface temperature

Interannual to decadal variability of European summer drought and its relationship with global sea surface temperature (SST) is investigated using the newly developed self calibrated Palmer drought severity index (scPDSI) and global sea surface temperature (SST) field for the period 1901–2002. A European drought severity index defined as the average of scPDSI over entire Europe shows quasiperiodic variations in the 2.5–5 year band as well as at 12–13 years suggesting a possible potential predictability of averaged drought conditions over Europe. A Canonical Correlation Analysis between summer scPDSI anomalies over Europe and global SST anomalies reveals the existence of three modes of coupled summer drought scPDSI patterns and winter global SST anomalies. The first scPDSI-SST coupled mode represents the long-term trends in the data which manifest in SST as warming over all oceans. The associated long-term trend in scPDSI suggests increasing drought conditions over the central part of Europe. The second mode is related to the inter-annual ENSO and decadal PDO influence on the European climate and the third one captures mainly the drought pattern associated to Atlantic Multidecadal Oscillation. The lag relationships between winter SST and summer drought conditions established in this study can provide a valuable skill for the prediction of drought conditions over Europe on interannual to decadal time scales.