最大熵原理对大气状态的约束

本文对分布函数概念,对已经找到的重要的气象中的分布函数,对如何从熵原理去理解它们作了综合介绍.文中还对如何将此用于数值天气预告、气候变迁研究作了分析.     

全球大气位温的两个不等价约束及其服从Gamma分布的证明

本文对全球大气位温积分守恒和热力学总熵守恒的物理含义及其不等价性进行了讨论。认为，作为对大气热力学状态较完整的描述，应将大气热力学总熵守恒这一约束条件补入数值预报模式中去。利用最大熵原理和上述两个约束条件，在理论上对大气位温服从Gamma分布这一从实际资料中揭示出来的事实进行了证明，得到了理论与实际完全吻合的结果。     

等熵分析方法在暴雨预报中的应用

介绍了三维等熵分析方法，特别是等用位涡分析的理论和技术在暴雨预报中的应用。作为例子，讨论了１９９４年６号台风登陆后，在中低纬度系统相互作用的形势下，台风倒槽在河南引起的一次特大暴雨天气过程，从而得出台风倒槽特大暴雨形成的三维结构特征。还提出等熵质量散度的概念，它可以用于定性预测等熵位涡的相对变化。     

大气的统计观——大气统计函数与熵守恒猜想

本文从统计物理学角度分析了气象学基本问题。指出气象学中的大气微团等元量可与统计物理中的基本研究对象粒子相对应。因而统计物理中的概念、方法和规律可以移植到气象学中来。文中定义了大气分布函数和大气的H函数,还研究了大气能量分布律和大气熵。文中综述了熵极值原理在气象上的应用并提出大气熵守恒猜想。最后指出如这一猜想被证实,则可以使中短期的数值天气预告的准确率明显提高。     

新疆建筑工程设计中雪压的研究及应用

应用熵最大原理导出的极值分布概率模式,研究了新疆建筑工程设计中最大积雪厚度极值的分布规律,揭示了新疆最大积雪厚度极值和雪压的分布特征。结果表明：新疆各测站的最大积雪厚度遵循熵最大原理导出的极值分布,并进行了熵理论模式的适度检验（k－s检验）,通过率达89％,对新疆建筑工程设计及相关的公路工程设计等都具有重要的科学意义和使用价值。     

熵气象学的研究向数值天气预报的方向探试

从熵原理引申出来的约束大气的方程式是否会改进数值天气预报的质量?-这是1991年国家自然科学基金会批准研究的一项新课题。如果此研究取得肯定的结果,会为改进数值预报找出新途径。早在80年代前期,我们就开展了降水统计力学研究。其突出特点是把统计物理中的一套思路引入于大气降水现象的分析。     

大气的热力学总熵

在考虑了大气各化学成分的熵、扩散弓:起的熵增加和位温在大气中的分布以后,求得全球大气总熵为3.56×10~(22)J/K.本文给出从位温求熵的新公式,还发现不同位温占有的大气质量遵守概率论中的Gamma分布. 本文还就热力学熵与信息熵的关系作了有启发意义的讨论.     

从熵原理得出的稳定层云的云滴谱方程

通过对层云的云滴大小的分布观测,揭示了其滴谱常里单峰偏态分布。这种谱的经常出现,表明它是一种优势谱。它的稳定性,从统计物理角度看也表示云体处于一种平衡态,而平衡态则对应某种熵达到极大值。 本文指出的熵是云滴表面自由能所对应的熵。文中用熵极大原理导出了稳定层云的云滴谱方程(公式11),並且用资料证实了这一理论与事实相符。     

大气密度方程

通过一个思想实验把大气密度的时空分布函数与一个概率分布函数联系了起来,又利用最大熵原理导出了一个新的全球大气的方程,即大气密度方程。文章给出了它的通解并指出等温大气的压力高度公式是它的一个特解。对这个新的理论思路,新的方程和它的应用潜力作了初步讨论。     

谈熵

众所周知,熵作为一个概念,是1865年由德国物理学家克劳修斯提出的.熵在希腊文中的字义是发展演化.克劳修斯指出熵(S)是一个状态函数,他用熵变来表证热力学第二定律,即ds≥0.意指在孤立系统中,不可逆过程使熵增加,可逆过程使熵不变.这也叫熵增加原理.它揭示了系统内部实际发生的一切不可逆过程自发进行的方向,从而显示了时间的单向性. 自从克劳修斯提出熵的概念后,100多年以来,熵的应用已经远远超出了热力学、统计物理的范畴,而直接或间接地波及到信息论、数学、天体物理乃至生物医学等各个不     

带有周期分量的多元逐步回归

从气候资料中提取隐含周期是时间序列分析的目的之一。目前常用的方法有:谐波分析、周期图、谱分析和最大熵谱分析。谐波分析和谱分析在处理短序列时,分辨率很低。最大熵谱的优点是分辨率高,它对于揭露气候资料的周期是一个好方法,但很难用于预报。根据方差分析原理有人提出了另一个提取周期的方法。假设气候资料 x(t)是由若干周期函数和一个白噪声迭加而成的序列:     

新疆最大积雪厚度分布规律研究

应用熵理论模式中的极值分布，研究了新疆100多个气象测站36年（1961～1996年）最大积雪厚度概率分布规律，提出以熵模式预测新疆各气象测站最大积雪厚度30年、50年、100年一遇极值，作为新疆建筑工程设计中气象参数。     

21世纪气象理论的一个新方向——寻找积分型的规律

２０世纪在计算机的帮助下,动力气象学把数值预告付诸实用是个很大的成绩,但是它用的基本方程都是１００年到３００年前发现的面向个体的微分型规律,动力气象学不能永远是气象理论的代名词,２１世纪气象理论研究的方向应当从微分型规律转向积分型规律。最大熵原理是积分型规律的重要一员。把这些新类型的规律作为主攻方向,会对气象理论研究打开新的天地,会为数值预告和气候变化研究找到新的理论武器。     

基于GIS系统和最大熵谱原理的降水周期分析方法

降水预测分析中经常遇到确定降水周期的问题。文章介绍了将具有分辨率高等特点的最大熵谱原理(MEM)应用在降水周期分析中的方法，并将其做成程序模型镶嵌于GIS二次开发系统中。通过两者的结合从而实现模型的连接和分析的结果与地理空间数据的综合。周期分析过程只需在系统界面中选取某一降水测站，GIS系统便可以应用MEM模型计算出该测站所辖地区的降水周期规律。     

从涡度、位涡、到平流层干侵入——位涡问题的缘起、应用及其歧途

由于从等熵位涡分析引申出来的平流层干侵入（以下简称干侵入）概念造成了当前天气预报思路中一些混乱和违背天气学常识的看法,文中回顾了天气预报原理从着眼气压变化到着眼涡度变化的发展历史和位涡问题的缘起。进而根据位涡的定义、数学表达式、物理意义,并结合实例的计算结果指出,位涡的大小主要取决于位温的垂直梯度;等熵面上的位涡分布形势实质是对流层顶高度的分布,因此可以间接反映极地气团、锋、高空槽和高空急流的形势。轨迹计算和数值预报都证明,低空的高位涡异常是地面气旋强烈加深和潜热反馈的结果,而不是干侵入的结果。指出位涡的守恒性不能替代斜压扰动发展的动力学机理;干侵入的错误概念来源于对位涡守恒性的绝对化和简单的推断,并犯了流体力学原理上混淆流线和轨迹两个不同概念的错误。     

·简介·第三届全国统计物理在气象上应用学术讨论会

在中国气象学会天气专业委员会、新疆气象局和河南省气象局共同主持召开的“全国统计物理在气象上应用学术讨论会议上,收到论文38篇,大多数论文都在会会上作了交流.现将这些论文的主要内容作一简要介绍. 一、耗散结构理论的应用熵平衡方程的建立为我们提供了一个计算变熵场的可能途径.人们对于不同情况,采用不同形式的简化熵平衡方程.计算变熵场,找出变熵场与天气演变的关系.例如用     

关于大气系统中的熵演化方程——答“‘大气中的耗散结构与对流运动’一文商榷”

本文从三个方面回答了文[1]中提出的一些问题.阐述了熵平衡方程在大气科学中的具体应用与一般抽象描述的不同,并指出应从事物发展和演变的物理过程上辩证地去理解大气系统中熵演化方程的具体含意,最后还对与物理概念有关的数学问题作了讨论.     

最大熵原理在闪电时程方程中的应用分析

以最大熵原理为依据,首先通过对雷暴过程中闪电总量与闪电频次的关系分析,得到一分布函数。然后进一步讨论相对闪电量与相对历时时间之间的函数关系,建立闪电时程方程。最后选取江苏省闪电定位仪监测记录中2007—2009年20次雷暴日资料,进行分析计算,论证了最大熵原理在闪电时程中应用的可行性。     

大气折射指数气候振动特征的最大熵谱分析

用最大熵谱分析法对南京、上海两地局地大气折射指数气候变化特征进行诊断，探讨了自回归模式的阶数不同对谱的影响，并从不同样本数的熵谱中提取出稳定的周期和谱峰值，所得结果可以作为预报大气折射指数变化的气候背景。     

熵——具有广泛的应用性

记者陈晓梅报道当今世界,熵理论已经在自然科学、社会科学以及各个领域得到了广泛应用,对于人类进步和社会演化起着越来越重要的作用.美国著名学者J·里符金则称熵是“一种新的世界观”.著名科学家爱因斯坦也曾说过:“熵理论,对于整个科学来说是第一法则”.因此,探讨熵理论在各学科的含义,对于我们进一步研究和应用熵理论,进而建立起熵理论为基础的真理观、价值观无疑是非常重要的.