阵风的分形与混沌特征研究

首先分析了北京2002年3月一次强沙尘天气过程的阵风结构,对其进行了分形特征的分析,比较不同高度层上分数维的变化,不同时间尺度阵风概率分布的标度关系,以及无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维存在的联系.更进一步,分析了2002年全年的阵风分形特性、3月的分形特征以及其他天气现象(如降雨)的分形特征比较后,发现:1)小尺度阵风结构的分数维要高于大尺度阵风分数维,这是因为小尺度阵风包含了更多短时局部的天气信息;2)不同高度、不同时间尺度阵风的分数维存在较大差异,而不是象湍流脉动时间序列的分数维那样随时间基本不变;3)因受天气形势的影响大,中尺度阵风的分数维虽基本相同,但由于大尺度阵风较少,其概率分布不存在标度关系,这同样也在其他天气现象(如降雨)中存在;4)无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维之间的联系,一方面反映在其标度指数上,另一方面反映在其标度区间上.     

大气气溶胶尺度分布分形特征研究

气溶胶作为大气环境中的重要组成部分,具有复杂的尺度分布结构。为研究其尺度分布特征,采用分形理论首先论述了常用的气溶胶谱分布函数具有分形不变性,然后在分形理论的指导下分别建立了气溶胶粒子和体积分形统计模型,而且以AERONET相关数据验证了分形模型的有效性和实用性,并采用分段分形的方法改进了气溶胶体积分形模型。最后分析研究了分维数的实用意义和分布情况,讨论了气溶胶分维数变化和粒度分布的关系。结果表明：气溶胶粒子数和体积分维数之间存在线性关系,上半年的大气溶胶粒子数分维数的变化幅度明显小于下半年的变化幅度;研究区域大气气溶胶中细粒子分布比较密集,大粒子分布比较分散。分形理论为研究大气气溶胶的尺度分布特征提供了新的方法与手段,具有广阔的研究与应用前景。     

基于分形维数的离线图像分割方法

为了能够提高图像分割的精度,提出了一种基于统计学和分形维数的图像分割方法,能够对自然景物中树木、道路和天空进行分割,并且可以应用于机器人导航的视觉系统.该方法首先通过统计大量的道路和树木和天空的分形维数(LFD),分析三者对应的LFD值分布特点,然后利用该特点对图像进行分割,最后对分割后的图像进行平滑处理,得到分割结果.实验结果表明:利用统计结果进行图像分割能够提高分割速率,而且使用分形维数作为特征能够得到比较精确的分割效果.     

从时间序列中提取维数信息

作者介绍了分形和分维的概念、性质和意义，重点讨论了从一维时间序列中提取维数信息的方法，并给出了一些在天气和气候中的应用。     

热带气旋复杂程度的分形维数表征

应用2006-2010年69个热带气旋1 295个时次的红外云图等资料,提取了1 295个TC的外缘线,用圆规法计算了这些外缘线的分形维数。将这1 295个分形维数自小到大排列,按等频数规则,将1 295个数分为5类,分别记为A、B、C、D、E类。A、B、C、D、E类分形维数的均值分别为1.21、1.26、1.29、1.33、1.40。然后寻找与这5个均值最接近的样本。这5个样本的红外云图和TBB等值线分布图显示:随着分形维数的加大,边缘线的非光滑程度逐渐加大,图形与准圆形的偏离程度逐渐加大,TC空间结构的复杂程度也逐渐加大。说明外缘线的分形维数可以在一定程度上定量表征TC的复杂程度。     

气象时间序列的关联维数的确定及在长期天气预报中的应用

运用浑沌理论中的分形论，确定气象时间序列的分数维，探讨浑沌理论在长期天气预报中的应用方法，比较灰色理论，就如何提高长期天气预报准确率做了尝试性的论述。     

大气边界层风速脉动的分形模拟

应用曲线分数维计算方法计算大气边界层实际风速观测资料的分数维值,并根据分形理论构造出一个理论模型来模拟真实的大气边界层风速时间序列。将模拟和真实数据的一些重要的统计特征,例如方差、风速概率分布、谱密度函数和自相关函数等,进行了比较,结果表明二者具有很好的一致性。     

空间电荷分布特征对云闪传播行为的影响

在已有的随机放电参数化方案的基础上,建立了雷暴云电荷分布,并进行二维高分辨率闪电放电的模拟试验,定量探讨了雷暴云的空间电荷分布特征对云闪传播行为的影响,结果表明:(1)雷暴云顶部的屏蔽层电荷以及底部正电荷区会限制触发于雷暴云主正、负电荷区的云闪正、负先导的垂直传播范围,使云闪通道在一定垂直范围内传播,并最终趋向于沿水平方向传播;(2)电荷区的电荷密度或分布范围的增大都会导致云闪通道长度增大,但增大方式不同,电荷密度主要是通过增加高密度中心附近的通道分枝数,并且通道长度随电荷密度的增加呈非线性增大,分布范围则是通过扩展通道的水平传播范围,并且通道长度随分布范围的扩大呈线性增大;(3)电荷区电荷密度的增大会增加云闪通道的分枝数,尤其在高密度中心附近,最终使云闪通道的分形维数呈增大趋势,但基本上不会改变云闪通道的双层分枝结构,电荷区分布范围的扩大则不影响云闪通道的分形维数。     

一维气温时间序列的多重分形研究

采用武汉１９５１－１９７０年日平均气温序列作多重分形分析，从计算ｑ阶分数维Ｄｑ着和，得到了多重分形谱ｆ（ａ）曲线，反映了大气运动确定是一个层次分明的过程，具有多标度结构。     

从时间序列中提取维数信息

作者介绍了分形和分维的概念、性质和意义，重点讨论了从一维序列中提取维数信息的，并给出了一些在天气了气候中的应用。     

卫星云图模式识别小波分形特征量分析

本文采用小波分析中的小波包函数对卫星云图进行分解和小波包系数重构，并结合分形分数维计算，提取卫星云图的分数维，分析不同类型的云系分数维的主要特征，来实现卫星云图的模式识别。     

瓮安县冰雹时间频率分布

冰雹为瓮安县重大自然灾害之一,对１９６０－１９９９年４０年城关站及３气象哨气象资料,按月,季,年等时间分布进行诊断统计分析,总结出了冰雹发生的气候规律。     

卫星云图模式识别小波分形特征量分析

本文采用小波分析中的小波包函数对卫星云图进行分解和小波包系数重构,并结合分形分数维计算,提取卫星云图的分数维,分析不同类型的云系分数维的主要特征,来实现卫星云图的模式识别.     

大气污染物浓度变化的非线性特征分析

研究了大气污染物浓度变化的非线性动力学特征,首次详细考察了污染物浓度时间序列的谱分布、结构函数、自相关函数、时间变化曲线的分数维、相空间中吸引子的关联维及最大Lyapunov指数.此外,当前在国际上得到广泛应用的小波分析方法也能对揭示污染物浓度变化的非线性特征提供很好的帮助.     

分形插值参数的遗传优化及其ARGO海温场应用试验

针对常规分形插值方法中垂直压缩因子参数无公认选择标准和有效途径的问题,提出一种分形插值的改进算法,用遗传算法对分形插值模型的垂直压缩参数进行了优化选择并进行了ARGO海温资料插值加密的对比试验。试验结果表明,经遗传优化后的分形插值方法在海温复杂细节结构和小尺度特征描述等方面较常规插值等方法更具优势,改进了分形插值结果的客观性和正确性。     

北京城市下垫面的非均匀性度量研究

城市下垫面非均匀性度量研究对于改进中尺度数值模式、提高城市气象预报准确率具有重要意义.基于分形布朗运动理论和Landsat-TM卫星遥感图像,估算了2011年北京典型下垫面类型个例和整个空间区域的分数维,由此来度量北京城市下垫面的非均匀性特征.研究结果显示:分数维能有效度量北京城市下垫面的非均匀程度,典型下垫面类型的分数维高低顺序为商业区 >大型居民区 >城市绿地 >农田>林地 >水体;北京六环内区域及郊区城镇地表非均匀特征明显,分数维一般在2.50以上,北京城市中心(二环内)存在一个分数维相对低值区,二环—四环之间区域分数维普遍较高,在2.70以上,五环以外分数维则不断降低,反映出北京城市下垫面非均匀性从中心向外呈低—高—低的空间分布;下垫面类型中建筑用地、绿地、未利用地、农田、林地和水体的平均分数维分别为2.71、2.62、2.55、2.38、2.30和2.28,分数维值的高低反映了城市下垫面类型的非均匀程度大小,对定量描述城市边界层参数的复杂特征具有参考意义.     

混沌、奇异吸引子和天气(二)

四、在天气和气候中吸引子的研究确定吸引子的Hausdorff-Besicovit-ch维数具有极其重要的意义。因为一个吸引子无论是否为分形,其维数表示在相应的动力学系统演变过程中出现的最少变量个数(亦即吸引子必须嵌入一个至少等于其自身维数的状态空间)。所以,吸引子的Haus-dotff-Besicovitch维数(亦或任何其它广义维数的问题)的测定,也就给出了预测系统演变的模式所必须满足的一些约束条件。如果给出动力学系统的数学表达式,那     

陕北黄土高原气候干旱特性的混沌研究

在阐述了混沌系统的复杂特性以及关联维数的计算原理基础上，以陕北黄土高原地区气候干旱日持续时段分布为例，具体介绍了如何利用关联维数来判别其混沌性以及如何从单变量时间序列中提取其关联维数，提出了判断陕北黄土高原地区气候干旱混沌特性及其控制简单易行的方法。     

热带气旋Meranti(2010)异常路径的成因分析

采用MTSAT2卫星红外云图资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了热带气旋Meranti(2010)异常路径的成因。结果表明:Meranti的路径由西行、打转、北上三个阶段组成。在西行、北上阶段,环境场引导流起着主要作用,Meranti的非对称结构对其也有一定影响,非对称对流系统的作用较弱。在打转阶段,环境场引导流和非对称结构均不能解释Meranti打转的原因,而非对称对流系统则起着主要作用。不同阶段的Meranti外缘线的分形维数特征存在明显区别。在西行、北上阶段,其分形维数处于高值段且变化平缓;在打转阶段,则处于低值段且变化较大。     

充分发挥专家的作用 促进江西减灾事业的发展──在纪念1997年“国际减灾日”暨江西省减灾协会专家组成立座谈上的讲话

同志们: 今天我们在这里欢聚一堂,纪念国际减灾日。今年国际减灾日的主题是:“水:太多……太少……都会造成自然灾害”。为什么今年要选择这一主题?我理解,水与人类的生产和生活密切相联。人们的生产和生活既离不开水,但水又不能太多。大范围、长时间的干旱会导致土地的沙漠化,水在时间和空间分布上过度集中,则会形成洪涝灾害,给人类生产和生活造成极大的危害。 “水:太多……太少……都会造成自然灾害”这个主题对我们省有切肤之感,它主要表现在三个方面:一是年与年之间降水分布不均;二是年内各月之间降水分布不均;三是全省各地降水分布不…