不变量方法

不变量方法是一种数字技术，该方法对给定长度有限的时间序列，可以构造出一个常微分方程组。该方程组的解在有限时段上的采样值与给定序列重合。观测研究是对无法确定其方程的动力系统进行的研究；不变量方法提出了动力数值试验的可能性。     

非定长相关时间序列集内平均序列的摆动异常及其解释

文中对多个时间序列的平均序列中常常出现的异常摆动问题进行了探讨。结果表明,给定时间序列集中序列个数的多少会造成其所组成的平均序列的方差的变化,即序列个数越多,平均序列方差越小的可能性就越大,由此定义了方差增长率α。当给定方差增长率限定值α_0并使其满足α≤α_0时,可以得到最小序列个数m_0,且α_0越大或序列间平均相关系数越大,所需要的时间序列数越少。这一结果可应用于气候变化研究中有关平均时间序列建立的研究中,亦可运用到其他相关研究领域。     

基于状态约束的直流电动机有限时间位置跟踪控制

本文提出了一种基于状态约束的直流电动机神经网络自适应有限时间控制方法.首先采用障碍李雅普诺夫函数对直流电动机的状态量进行约束,确保直流电动机的角位置和角速度限制在给定的约束区间内,引入神经网络逼近系统中未知的非线性函数.此外,通过引入有限时间控制技术,提高了系统的收敛速度和控制精度.仿真结果验证了该方法能够实现对直流电动机快速有效的位置跟踪控制.     

第四讲 数值方法(一)——差分法及线性计算不稳定

数值天气预报就是对在给定的初始条件和边界条件下这组控制方程求解的问题。一般很难求得解析解,而只能采用数值积分方法近似求解。数值求解微分方程的方法有:有限差分法,有限元法,谱展开法等。本讲仅介绍有限差分法。     

高阶非线性系统自适应模糊有限时间状态约束控制

针对一类具有状态约束的非严格反馈高阶非线性系统,研究一种自适应模糊有限时间跟踪控制问题.首先,利用模糊逻辑系统逼近不确定性非线性函数,在此基础上,采用障碍Lyapunov函数,解决状态约束问题,通过障碍加幂积分方法和反步递推技术,提出了一种有限时间控制设计方法.在有限时间Lyapunov稳定意义下,严格证明闭环系统半全局实际有限时间稳定且系统的状态不超出给定的约束边界,并实现了有限时间跟踪控制目标.最后,仿真研究进一步验证了所提出控制方法的有效性.     

一类具有随机时滞的受扰马尔科夫跳变系统有限时间稳定性

本文研究了一类具有随机时滞的受扰马尔科夫跳变线性系统的有限时间稳定性问题.通过引入服从伯努利分布的随机变量刻画了时滞变化的随机特性.本文首先分析了系统的随机有限时间稳定性,基于分析结果设计了反馈控制器,使得系统状态在马尔科夫跳变、随机时滞和外界扰动等并存时,在给定时间内收敛于某一区域而不超过指定的上界值,并可获得该上界的具体值.最后通过数值仿真验证了所提算法的有效性.     

一个在球面半规则网格上的求解Helmholtz方程的多重网格法

该文就球面上求解Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程的问题提出了一个多重网格有限差分法，有限差分风格的分辨率在纬度方向（即经向）不变而在经度方向（即纬向）可变，以使球面上网格点的实际间隔大致保持均匀，在每个网格点，把其残差减小到给定量所需要的ＣＰＵ时间与网格分产率无关，由于可变网络距的结果，其离散误差要比二阶误差稍糟些，该解算方法适用于球面上的一般椭圆型方程，对不宜做均匀网格距求解的一些问题也是有用的。     

计算有限区域内的流函数和势函数的新方法

本文给出了一种在有限区域上计算流函数和函数的新方法,实验结果表明这种方法不仅可以使计算结果具有物理意义,收敛快,而且可以使误差减小到任意给定的精度。     

用复数自回归模式预报月平均气温

在复数域最小二乘法的基础上, 建立了复数自回归模式。数学推导和实例应用表明:这一复数自回归模式不同于将复数序列中的实部和虚部分开来计算的结果, 将实部和虚部分开来计算的方法不是真正意义的最小二乘法。应用包括一个任意给定的复数序列和全国160个基本气象台站上历年7月月平均气温。采用距平相关系数和均方根误差两种检验标准, 对独立预报结果进行检验, 并与其他3种常用统计模型作比较。结果显示:该复数自回归模式确实具有较好的预报效果。     

长江三角洲地区降水资料的均一性检验与订正试验

该文对1961—2002年我国长江三角洲地区36个地面观测站的年、月降水资料序列作均一性检验和订正试验, 以探讨我国年、月降水气候观测序列的均一化方法和思路。该文首先从与待检台站序列相关性较好、台站距离较近的台站中选取了若干站点作为待检台站的参考台站建立参考序列, 采用传统的标准正态检验 (SNHT) 方法, 对所研究的地区年降水的均一性进行了检验。检验结果显示, 该地区降水序列中存在非均一性现象。考虑到所选地区站点密度仍然不够, 文中还采用了一种不依赖于参考台站的思路, 对上述检验结果进行了进一步确认后, 最后对不连续序列进行了逐月订正调整。对比分析表明, 对序列的订正较为合理。在已有的研究基础上, 结合我国台站网络实际特点, 提出结合不同思路来研究我国降水量数据均一性是必要的和可行的, 应用该思路对于我国降水序列进行均一性研究具有一定的合理性和应用前景。     

极轨气象卫星森林火灾实时监测系统

介绍了新开发的极轨气象卫星林火实时监测系统的原理、功能及其数据处理流程.其特点是在卫星过境的同时就可处理出森林火灾信息,解决了目前同类气象卫星林火监测系统不能实时监测的问题.极轨气象卫星林火实时监测系统是由3台计算机组成的并行处理系统.该系统将火点判识的时序从模糊到确定分3步进行,并将数据接收、火点判断、火点定位、显示等的运行时序分配在3台计算机中同步运行.该系统于2005年在广州气象卫星地面站投入业务运行.与原有卫星遥感林火监测系统比较,该系统对森林火灾监测的时间可提早约30 min.     

Comment on “Study on the reliable computation time of the numerical model using the sliding temporal correlation method”

The paper, “Study on the reliable computation time of the numerical model using the sliding temporal correlation method,” was published in Theoretical and Applied Climatology. In that work, the sliding temporal correlation analysis is employed to investigate the predictable time of two typical chaotic numerical models, namely the Lorenz system and the Chen chaotic system. However, it has been recently shown by us when using a linear scaling in time and state variables that generically, the Chen system is only a particular case of the Lorenz system, with time reversion if the parameter c is positive. Consequently, to study the Chen chaotic system is simply to consider the Lorenz system integrated backwards.     

海气耦合气候模式的依时解

运用量子力学方法，精确地求出了海气耦合随机-动力模式的依时解。对依时解的分析表明:当气候系统处于基态时，系统的行为呈布朗运动形式，由此从理论上证明了Hassel-mann关于随机气候模式建立的立足点。当系统处于第一激发态时，系统运动呈随时间衰减的形式；在一定条件下则为周期振荡，主周期长度为2.3年。最后将结果用来讨论二氧化碳浓度倍增时的气候影响。     

海气耦合气侯模式的依时解

运用量子力学方法，精确地求出了海气耦合随机－动力模式的依时解．对依时解的分析表明：当气候系统处于基态时，系统的行为呈布朗运动形式，由此从理论上证明了Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ关于随机气候模式建立的立足点．当系统处于第一激发态时，系统运动呈随时间衰减的形式；在一定条件下则为周期振荡，主周期长度为２．３年．最后将结果用来讨论二氧化碳浓度倍增时的气候影响．     

The unique,well posed reduced system for atmospheric flows: Robustness in the presence of small scale surface irregularities

It is well known that the primitive equations (the atmospheric equations of motion under the additional assumption of hydrostatic equilibrium for large scale motions) are ill posed when used in a limited area on the globe. Yet the atmospheric equations of motion for large scale motions are essentially a hyperbolic system that with appropriate boundary conditions should lead to a well posed system in a limited area. This apparent paradox was resolved by Kreiss through the introduction of the mathematical Bounded Derivative Theory (BDT) for any symmetric hyperbolic system with multiple time scales (as is the case for the atmospheric equations of motion). The BDT uses norm estimation techniques from the mathematical theory of symmetric hyperbolic systems to prove that if the norms of the spatial and temporal derivatives of the ensuing solution are independent of the fast time scales (thus the concept of bounded derivatives), then the subsequent solution will only evolve on the advective space and time scales (slowly evolving in time in BDT parlance) for a period of time. The requirement that the norm of the time derivatives of the ensuing solution be independent of the fast time scales leads to a number of elliptic equations that must be satisfied by the initial conditions and ensuing solution. In the atmospheric case this results in a 2D elliptic equation for the pressure and a 3D equation for the vertical component of the velocity.Utilizing those constraints with an equation for the slowly evolving in time vertical component of vorticity leads to a single time scale (reduced) system that accurately describes the slowly evolving in time solution of the atmospheric equations and is automatically well posed for a limited area domain. The 3D elliptic equation for the vertical component of velocity is not sensitive to small scale perturbations at the lower boundary so the equation can be used all of the way to the surface in the reduced system, eliminating the discontinuity between the equations for the boundary layer and troposphere and the problem of unrealistic growth in the horizontal velocity near the surface in the hydrostatic system.     

基于TIGGE资料的东亚地面气温预报的不一致性研究

基于TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境预报中心(NCEP)和中国气象局(CMA)3个集合预报系统的地面气温集合预报资料,运用跳跃指数研究了3个集合预报系统中东亚地面气温的控制预报及集合平均预报的不一致性。结果表明,各个集合预报系统地面气温预报的时间平均不一致性指数差异较大。ECM WF时间不一致性指数最小,NCEP次之,CM A最大。另外NCEP的控制预报、ECM WF的控制预报和集合平均预报,这三者的时间平均不一致性指数随预报时效延长而增加,且集合平均预报一致性优于控制预报。而对于CMA预报的不一致性,无论是控制预报还是集合平均预报总体上都稳定地保持在较高的水平。此外,ECMWF的地面气温冬(夏)季预报的不一致性相对较强(弱),且单点跳跃随预报时效延长变化不明显,而控制预报和集合平均预报的异号两点跳跃以及三点跳跃出现的频率总体上随预报时效延长略有增加。     

异地气象卫星地面站的时间同步方案及误差分析

时间统一是跨区域多个气象卫星地面站顺利完成卫星数据接收任务及全系统业务正常运行和控制的重要要素。时间的标准有世界时、原子时及世界协调时等，提供时间标准的源有专用时统设备、全球定位系统（GPS）授时设备、天文台短波广播接收设备等。系统内的时间差异将使系统不能协调工作，导致接收任务的部分失败或完全失败。首先介绍了时间标准，和时间在业务系统中传输的常用方法，然后介绍一种利用GPS授时设备提供时码源，实现全系统时间统一的解决方案，最后讨论了采用该方法给系统授时的时间误差分析方法。该方案在气象卫星地面应用系统中成功应用，并可靠工作。此方案在多雷达组成的探测网，自动气象站网及其他气象业务网络中也将有广泛的应用前景。     

基于雷声到达时间差的单站闪电通道三维定位系统

利用麦克风阵列采集雷声信号,设计了一套由麦克风阵列和便携式数据采集存储设备组成的单站闪电通道三维定位系统,采用CCF相关函数法计算了雷声脉冲信号到达不同麦克风的时间差,通过最小二乘法获得声源的方向角和仰角信息,并结合声源与麦克风阵列的距离定位声源的三维位置。对一次包括8次回击的人工触发闪电过程进行了观测,得到多个声源点的三维定位信息。系统的定位结果与高速摄像的观测结果具有较好的一致性,定位方法合理、可行,为进一步研发便携式闪电通道三维定位系统奠定了基础。     

数据库实时监控系统的设计与实现

对一个实时数据库系统而言,进行系统运行状态的监视是非常必要的,建立一套数据库实时自动的监控系统,不但能减轻值班员的工作压力,提高管理水平,同时也增强了系统的稳定性。作者以新一代数据库为例,介绍了数据库监控系统的设计原则、系统结构、功能设计、关键技术和实现的方法。