定性数学的若干基本特征

讨论了几个人工智能中的数学特征以及与传统数学的区别，给出了智能定性模拟的数学基础——定性数学的若干基本运算法则和常用表示方法，该方法对处理某些大气和海洋学问题具有广泛的应用前景     

中国月平均降水场的时空相关特征

本文通过对我国1951～1984年月平均降水资料的分析,给出了我国东部降水的空间分布具有三种类型,一种类型是长江流域多雨,华南和华北及东北少雨;另一种类型与此型相反;第三种类型为正常型,降水距平百分率全场都很小。并指出了长江中下游地区降水时间特征具有明显的半年韵律现象,冬季1月和12月的降水可以作为6～8月降水的信息期。同时还表明在1951～1984年中9个ElNino年的下一年6～8月汛期降水具有不完全相同的类型。     

关于一些天气预报方程的定解问题

借助于正定算子的一些特性,在本文内讨论了一些天气预报方程定解问题的解的存在性和唯一性。在一些特殊情况下,作者能够比较某种模式与另一种模式的优缺点,指出了在数值预报工作中采用的一些边界条件的不合理性。作者还得到,在求解三度空间内位势高度变化的问题时,作为大气上边界条件,取表达式(23)就足可以了。     

Hadley环流的双层结构及其年代际演变特征

利用1948—2011年NCEP/NCAR月平均水平风场资料,采用全球大气环流的三型分解等方法,研究了Hadley环流的双层结构及其年代际演变特征。结果表明：(1) Hadley环流双层结构客观存在,且4、5、6、10、11月南半球Hadley环流双层结构长期存在;(2) 南半球Hadley环流双层结构较北半球更加明显,双层结构在垂直方向上呈现倾斜状,对Hadley环流强度和中心位置的变化进行研究时,应考虑双层结构的影响;(3) 4、5、6、10、11月南半球Hadley环流强度随时间都呈现强-弱-强的年代际演变特征,各个月份环流强度都存在20~30年和40~60年时间尺度的周期;(4) 4、5、6、10、11月南半球环流中心位置(双层结构平均位置)随时间一致地表现为向南移动,各个月份环流中心分别向南移动了5.18 °、2.11 °、2.50 °、1.79 °、5.76 °,平均向南移动了3.47 °。     

数值天气预报———另类途径的必要性和可行性

通过讨论省 (甚至地、市) 气象部门要不要开展数值天气预报工作的问题, 认为不是所有的地方都要开展, 只是那些希望搞科研型业务、迫切要求提高当地高影响天气的预报准确率的地方要开展。对于如何开展的问题, 提出不是去重复类似于主流途径的做法, 而是开辟另类途径, 并阐述了另类途径的内容、方法和意义。强调开展另类途径无需构建模式 (这是非常困难的工作), 只需运转现成的模式, 借助所关心的现象的历史数据来改造现成模式, 使之本地化, 是完全可行的。     

在动力相似预报中引入多个参考态的更新

针对如何更有效地利用历史资料中的相似信息提高预报水平的问题,在已有相似-动力模式研究基础上,进一步探讨了相似误差订正方法(ACE)的若干理论和技术问题,分析表明,ACE是对以相似离差方程和相似误差订正方程为理论依据的方法的再发展。在此基础上,提出了相似的更新问题和多个参考态的引入,并进而发展出一种考虑多参考态更新的动力相似预报新方法(MRSU)。这一方法通过引入相似更新周期的新概念,在预报进行到相似更新周期时重新选取多个参考态,并采用超平面近似法将相似-动力模式产生的多个预报估计成最佳预报向量,这样的“选取-估计”过程循环往复,从而完成整个时段的预报。Lorenz模式试验显示,相比于以往的相似-动力模式预报,MRSU能更有效减小预报误差,提高预报技巧,并且,ACE的理论优势应用前景也被初步证实。综合诸多研究结果,给出了MRSU的概念流程,这里针对复杂数值模式采用了ACE,能够等价实现相似-动力模式预报过程,无需重建模式,更易于推广。     

动力相似预报的策略和方法研究

为了在现有模式和资料条件下有效提高数值预报水平, 深入开展了动力相似预报(DAP)的策略和方法研究. 提出“利用历史相似信息对模式预报误差进行预报”的新思路, 从而将动力预报问题转化为预报误差的估计问题, 并发展了一种基于相似误差订正的预测新方法(FACE). 进一步将FACE应用于业务海气耦合模式的跨季度预测试验, 夏季平均环流和降水的预测结果表 明, FACE能在一定程度上减小预报误差、恢复预报方差、提高预报技巧. 此外, 敏感性试验显示, 相似的个数、选取变量和度量标准都对FACE预报有显著影响.     

印度季风与东亚夏季环流的遥相关关系

通过NCAR/NCEP再分析资料诊断发现印度夏季降水与东亚 5 0 0hPa位势高度有显著的相关性 ,形成了印度—东亚遥相关型 (IEA型 )。结合太平洋日本型 (PJ型 )的特征 ,指出PJ型主要决定夏季西北太平洋副热带高压的南北位置 ;IEA型在一定程度上影响副高脊西伸的东西经度或夏季中国大陆上空的平均位势高度距平。气候模式数值试验揭示出印度—东亚遥相关型对东亚很重要并且与印度洋海温异常有关 ,借此提出ENSO影响东亚夏季风的两条途径 :一条是直接路径 ,另一条为选择性路径。     

利用一维时间序列确定吸引子维数中存在的若干问题

从一些控制方程已知的微分动力系统出发，利用它们不同分量、不同时间间隔的解序列重构相空间和原本相空间两种方式所得分维结果进行了比较，发现了一些有意义的事实，并探讨了用一维时间序列重构相空间确定吸引子维数的理论，揭示出其中存在的本质问题。最后指出，只有完全搞清动力系统的单分量序列采用怎样的延滞时间τ和怎样的采样间隔Ｈ延拓后才能保证重构相空间和原本相空间的度量性质不变时，我们才能获得真实、可靠、有用的结果。