利用─维时间序列重建动力系统的进一步研究

对月平均气温一维时间序列作相空间拓展，并根据系统的分维数设定重建的动力系统，且在具有二次非线性项的假定下，利用最小二乘法求解相空间状态演化方程中的各项系数，以重建动力系统。结果表明：随相空间维数的增加，重建的动力系统对气候演化过程可作出更精确、细致的描述。     

一维气候时间序列所包含的浑沌吸引子的Kalmogorov熵的确定

本文采用上海16年(1970—1985年)逐日平均气压资料,用相空间延拓的方法,计算了它的关联维D和Kalmogorov熵的近似值二阶Renyi嫡K₂。得到D=7.7～7.9,为分数值,K₂约为0.1,是一正数值。证明我国季风区短期天气吸引子是一种浑沌运动。由K₂数值直接估计可预报时间T=(1K₂)约为十天,与早期动力统计学方法所得的可预报时间尺度相一致。 本文计算中,考察了相空间拓展时延滞τ的效应。计算结果表明:关联维D和K₂对τ均是收敛的。对本文所用上海逐日平均气压序列,用延滞τ=5延拓的相空间,各坐标分量是相互独立的,系统动力学特征量是稳定可靠的。      

Preliminary Study of Reconstruction of a Dynamic System Using an One－Dimensional Time Series

Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｕｓｉｎｇ　ａｎ　Ｏｎｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｔｉｍｅ　ＳｅｒｉｅｓＰｅｎｇＹｏｕｎｇｉｎｇ（彭永清）；ＺｈｕＹｕｆｅｎｇ（朱育峰）ａ...     

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.     

用天气变量时间序列估计天气的可预报性

本文从非线性系统的吸引子概念出发,用单个气象时间序列重构维数较高的相空间并嵌入天气吸引子,根据相轨道上初始时刻紧邻的点随时间的演化来估计吸引子的维数和天气的可预报性。用500hPa亚洲环流指数和北京冬季气温的逐日资料计算表明,天气吸引子的维数分别为3.8和5.4;可预报时间尺度约6—14天,考虑相空间e指数膨胀因素后为4—9天。     

A Method of Phase Space Modeling of a Climatological Series and its Application

Summary  In this paper, a method of phase space in modeling the climatological series is put forward on the correlation dimension, the theory of phase space and the direct retrieval technique. Then time series of monthly mean temperature are used to build dynamic models of regional climate in phase space in which some dynamic characteristics can be discovered. The results illustrate that the methodology holds promise for a wide variety of applications. Furthermore, the evolution characteristic and the interior interaction mechanism of the regional climate of southern China are also discussed. Received March 29, 1999/Revised November 2, 1999     

雾霾天气下DAML空间相干光通信系统的研究

大气湍流引起的折射率起伏会导致光信号的振幅和相位发生随机波动,同时日益严重的城市雾霾现象带来的系统性能降低问题也不可忽视.基于湍流相位波动和激光器相位噪声的缓慢时变特性,本文提出了将DAML相位估计算法应用到空间相干光通信系统中来提高系统性能,并推导了在大气湍流、激光器相位噪声以及各种天气状况衰减效应影响下,针对DQPSK信号的DAML相位估计系统的误码率,最后重点分析了在雾、霾天气条件下该系统的传输距离限制和波长选择特性.仿真结果表明：湍流相位波动造成的信噪比损失低于0.1 dB;在雾和霾天气下,相较于传统的OOK IM／DD FSO通信系统,DAML相位估计系统在不同的大气湍流环境中至少有500 m的传输距离优势;在霾和薄雾天气,传输波长为1 550 nm的DAML系统比波长为850 nm的系统的性能更优,但在能见度低于200 m的浓雾天气,系统性能基本与波长选择无关.     

热带纬向平均臭氧层动力学系统的重建

将ＴＯＭＳ测量的５°Ｎ纬向平均Ｏ３总量逐日序列作相空间拓展,使Ｏ３层的行为特征可用相轨迹刻划。首先计算Ｏ３层系统吸引子的分数维,而后把相点作为动力学系统的离散特解集合,反演出描述系统状态随时间演化的数学模型中的客观控制参数值,建立起反映热带Ｏ３层短期演化特征的非线性动力学系统。     

气旋客观判别方法在两次江淮气旋过程中的应用

引用一种气旋客观判别方法——气旋相空间法,采用NCEP-FNL再分析资料等,对两次江淮气旋个例进行研究,验证江淮气旋的结构演变和降水分布特征。结果表明:该方法对江淮气旋的结构演变有很好的指示意义,低层热成风参数与中心气压的演变有较好的对应关系,低层热力不对称性参数的大幅下降和低层冷核的减弱对主要降水时段有明显的指示意义,效果优于基于温度平流偶极子的分析方法。同时探讨了该方法对江淮气旋的适应性及可改进处;该方法适用于格点数据,计算简便,有望投入气象业务使用。     

中尺度数值模式的资料同化系统——(一)伴随模式的设计

以一个有限区域的中尺度模式为基础,采用伴随模式技术进行有限区域气象资料的同化。伴随模式的方法是以数值天气预报的动力模式作为约束条件的变分方法,比传统的变分方法有了很大的改进。本文初步探讨了伴随模式系统的设计方法,特别是伴随模式的构造问题;用共轭码的方法导出伴随模式;初步试验表明该系统有较强的同化能力。     

气象台天气分析预报技术发展走向和对策研究--气象台天气分析预报技术走向研究之二

气象台预报位于天气预报服务第一线，加快发展气象台业务预报技术为当前急需。本文继时省地气象台预报技术现状的评估之后，利用新一代业务技术体制专题研究报告和国外考察报告作二次分析研究，试图理清气象台业务预报技术今后发展的环境、发展的前景和基本框架及某些发展规律，并就其中某些重要技术工作展开讨论。     

中尺度数值模式的资料同化系统：（一）伴随模式的设计

以一个有限区域的中尺度模式为基础,采用伴随模式技术进行有限区域气象资料的同化。伴随模式的方法是以数值天气预报的动力模式作为约束条件的变分方法,比传统的变分方法有了很大的改进。本文初步探讨了伴随模式系统的设计方法,特别是伴随模式的构造问题;用共轭码地方法导出伴随模式;初步试验表明该系统有较强的同化能力。     

基于FY-4卫星资料分析暴雨云系特征

本文利用FY-4气象卫星单通道云图和多通道组合，以2019年7月28日四川省眉山市的一次暴雨过程为例，分析暴雨云系的演变和微观物理性质等特征，结果表明:此次暴雨过程中出现两次对流云团的合并，云团的合并造成了暴雨区域和强度增大，属于多个对流云团多次合并，暴雨云团中有强烈的大尺度垂直上升运动，整层大气水汽充足，为强降雨提供了较好的水汽输送和动力条件。多通道RGB合成图能以色彩的形式有针对性地突出对流系统、冷暖气团、云粒子相态等属性，造成此次暴雨过程的对流云团主要为伴随强烈上升气流的由冰粒子组成的高层积雨云。FY-4气象卫星在暴雨等强对流天气监测中有着重要的作用，补充了常规天气资料分析的不足，为短时天气预报提供一种思路。      

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。      

淮河流域一次强对流性天气过程的遥感资料分析

利用气象卫星红外遥感资料和新一代多普勒天气雷达微波探测信息,对2008年7月22日发生在淮河流域的一次暴雨强对流性天气过程进行分析,了解两种探测结果间存在的异同点。结果表明：虽然气象卫星在时空分辨率上不如天气雷达直观,但从卫星云图上可以观测到在雷达回波图中无法分析的大尺度天气背景,且通过Tir=Twv线所处位置的分析,能够了解对流系统的发展趋势。而从高时空分辨率的雷达回波强度分布以及径向速度中,则可以清晰地观测到系统的小尺度变化特征以及不同高度的径向速度特征。综合两种探测信息可以相互弥补不足,了解到更多的有效信息。     

500hPa月平均距平场演变的宏观描述

近年来,采用数值方法进行长期预报和气候异常的研究有了很大的进展,但是这些研究多是沿用了中短期预报的概念和方法,由于长期天气系统是一个强迫耗散的非线性系统,而“耗散系统最终将趋向维数比原始相空间低的极限集合——吸引子,许多自由度在演变过程中成为‘无关变量’,最终剩下支撑起吸引子的少数自由度”。如果不考虑系统的极其复杂的暂态行为,我们自然可以把这些‘无关变量’去掉,从而把高维动力系统简化成低维动力系统。这个解释H.Haken称做随动原理。本文的目的旨在应用上述原理探讨长期天气异常演变的宏观描述方法。我们希望这里提出的概念和方法将有助于建立有效的长期数值预报模式。     

A Nonlinear Time－lag Differential Equation Model for Predicting Monthly Precipitation

彭永清，严绍谨，王同美ＡＮｏｎｌｉｎｅａｒＴｉｍｅ－ｌａｇＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＥｑｕａｔｉｏｎＭｄｅｌｆｏｒＰｒｅｄｉｃｔｉｎｇＭｏｎｔｈｌｙＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ￥ＰｅｎｓＹｏｎｓｑｉｎｇ；ＹａｎＳｈａｏｊｉｎａｎｄＷａｎｇＴｏｎｇｍｅｉ（...     

我国西北高原地区数值预报的几个科学问题

分析了与我国西北地区数值预报相关的几个主要科学问题。指出随着数值预报模式分辨率的提高与预报的精细化,需要关注不同尺度地形对于大气的动力与热力作用的准确数值描述,包括过去被过滤掉的一些动力过程的描写的精度并解决好次网格地形的作用的参数化。还分析了高原地区资料同化的特殊性与集合预报技术的可能应用等。