利用资料重现厄尔尼诺浑沌特征的相空间投影技术

首次提出了利用一维时间序列重现高维浑沌系统演化特征的相空间投影技术，并用Ｌｏｒｅｎｚ系统的积分序列加以验证。在对东太平洋区域５７个格点月平均海温序列作同样的分析后，发现与之对应的厄尔尼诺现象有着明显的双稳态沉沌特征，该结果与Ｖａｌｌｉｓ通过一个简单海气相互作用模式模拟的结果很接近。     

缓慢移动的行星尺度偶极子包络Rossby孤立子与?双波地形相互作用

在ＬＧ型偶极子近共振条件下，获得了一个高阶非线性Ｓｃｈｒ■ｄｉｎｇｅｒ方程，并用此方程来描述缓慢移动的包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子与双地形相互作用。数值结果表明，在ＬＧ型偶极子近共振条件下，在弱西风气流中，当一个弱包络孤立子位于地形槽区时，包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子可以通过近共振强迫而放大，并产生振荡现象然而长时间过后这个孤立子将破裂并激发一系列向西传播的小振幅波。在一定时间后，强迫孤立子除了东传外还存在一个缓慢的西传。同时，强迫包络Ｒｏｓｓｂｙ孤立子的瞬时流场与观测到的Ω型阻高和偶极子的形成、维持和崩溃过程类似。除此之外，孤立子扰动理论被用来研究双波地形在Ω型阻高和偶极子中的作用。结果表明，在孤立子的强迫过程中，由于高阶项的存在，孤立子的群速度和相速趋于相等，以致于阻塞包络与载波在某个时刻锁相，在这种情况下，阻塞的产生是强迫包络孤立子从频散向非频散的转换过程，而在阻塞崩溃期间则相反。因此包络孤立子与地形相互作用可以认为是阻塞产生的可能机制。     

延安地区7月暴雨预报专家系统

延安地区７月暴雨预报专家系统韩芳琴，刘宇（延安地区气象局延安·７１６０００）延安地区７月暴雨预报专家系统主要用１ｏｘｂａｓｅ２·１０编制，用．ｑｂａｓｉｃ语言计算有失物理量，该系统由教据库。知识库、推理机、知获取和解释系统五十子系系统组成。１数据库本...     

东亚地区天气吸引子特征的研究

利用东亚地区１１个有代表性测站（１９７９－１９８８年）连续１０年的５００ｈＰａ逐日位势高度时间序列，全面计算了它们的浑沌特征量。结果表明，各测站相应的关联维数都是分数；完整的Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数谱中，不仅都有正值、零和负值，而且Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数之和都小于零。因此，从整体来看，相应于东亚地区天气尺度的吸引子是由一个有限窨支撑起来的。东亚地区的天气吸引子所显示的系统平均Ｋｏｌｍｏｇｏｌｏｖ熵约为０     

中国北方地区旱涝的年代际预测分析研究

基于状态空间重构理论和嵌入定理,给出场时间序列预测模型的建立思路。与单点时间序列预测分析方法相比,场时间序列预测分析方法的优点在于,在寻找吸引子上某个相点的最邻近点及其映象以建立预测模型时,不局限于它自身的时间序列,而是在区域内所有相点的时间序列所构成的整个吸引子上寻找。这样,在一定程度上改进单点时间序列的“遍历性”,以提高预测精度。在此基础上,利用中国北方地区534年旱涝等级资料,对中国北方几个区域年代际尺度的旱涝变化及其极端旱(涝)出现频率进行预测试验分析。     

华北旱涝变化的混沌性质分析

利用华北海河流域近７００多年的旱涝等级序列，从功率谱特点、吸引子分数维和可预报时间等方面分析了历史旱涝变化的混沌性质。由专门设计的误差控制计算方案得到的旱涝变化分数维大于４。只有经过大平滑处理，旱涝序列的分数维才能显著地降至３．５。通过分析系统的局部Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ熵，发现偏早态和偏涝态的可预报时间基本相同，即约４ａ。但经平滑处理后偏涝态的可预报性改善较多，说明从较长时间尺度看，干旱期的旱涝预报比之湿润期要更困难些。     

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。     

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。     

黄河中上游来水量序列延长及其变化

根据黄河中上游及邻近地区旱涝等级、降水量和树木年轮指数等历史资料及其与黄河中上游（花园口站）天然来水量的关系，建立延长来水量序列的统计模型，并将花园口站天然来水量序列延长至１７４０年。经统计“Ｕ”检验，延长序列与原序列有较好的一致性。对２５６年序列的分析结果表明，黄河中上游天然来水量的历史变化具有明显的阶段性和周期性，而且水量丰、枯变化的承替规律也较为显著     

线性MX络合物链的连续模型

从Ｂａｅｒｉｓｗｙｌ－Ｂｉｓｈｏｐ模型出发，导出了严格的ＭＸ络合物链的连续哈密顿量，得到一组电子波函数满足的方程。进一步严格地求出这组方程的解析解。在零级近似下，该解回ＢＢ的简单扭折弧子解。文中采用的可推广到其他类似的系统。     

The regional dynamical model of the atmospheric ozonosphere

ＴｈｅＲｅｇｉｏｎａｌＤｙｎａｍｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆｔｈｅＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＯｚｏｎｏｓｐｈｅｒｅＷａｎｇＷｅｉｇｕｏ（王卫国）,ＸｉｅＹｉｎｇｑｉ（谢应齐）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅ．ＹｕｎｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｋ...     

基于傅立叶相位分析的卫星云图导风技术

导出云迹风(Cloud Motion Wind)的传统方法．是用最大相关系数法在间隔30min的卫星云图序列上计算示踪云的位移．以获得有关高度上风的估计值。但在用这种方法处理1min间隔云图时产生“亚像素尺度位移”问题。过去对傅立叶分析法的初步研究表明．对示踪云进行频域波谱分析,由谐波的相位变化计算波速。能够避免“亚像素尺度位移”问题。本文在此基础上,给出详细的理论推导和个例验证。     

西太平洋副高活动指数的吸引子维数计算

基于NCEP／NCAR再分析资料计算出的西太平洋副高活动的三种特征指数，利用相空间重构方法对副高活动的三种特征指数的混沌特性和分数维进行了计算。计算结果表明，副高的短期活动存在混沌吸引子，副高脊线指数和面积指数动力系统的独立变量数目的上、下限分别为3和6，分析结果为副高动力系统的重构研究奠定了基础。     

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.     

集合预报多尺度奇异向量初值扰动方法研究

目前国际上采用的奇异向量集合预报初值扰动法对于初值不确定性的描述存在一定的不足,为了更有效地反映初始误差的时空多尺度特性,基于GRAPES全球奇异向量计算技术,计算了不同空间分辨率及不同最优时间间隔的多个尺度的奇异向量,并采用基于高斯分布的线性组合法来构造多尺度奇异向量的扰动初值,以代表在相空间中增长最快的多尺度初值误差模态。通过2019年1月19日的初值扰动集合预报试验,对比分析了单一尺度奇异向量初值扰动法与多尺度初值扰动法的扰动特征及集合预报效果。结果表明,多尺度奇异向量初值扰动法为区域集合预报提供的初始扰动场是合理的,扰动的大小随时间增长,且在空间分布上较好地反映了当前大气的斜压不稳定特征。此外,多尺度奇异向量扰动可以描述一定的大尺度以及中小尺度运动误差特征,较单一尺度奇异向量扰动能反映出更多初始场的不确定性信息。检验分析表明,GRAPES多尺度奇异向量集合预报在集合一致性、连续等级概率评分、离群值等方面有一定的优势,相比于单一尺度奇异向量法有较好的预报技巧。因此,基于GRAPES的多尺度奇异向量初值扰动法对于集合预报的预报效果有一定的提高,能为构建一套完善的GRAPES区域奇异向量集合预报系统提供一定的科学依据和应用基础。      

利用卫星资料制作天气系统移动预报

本文使用交叉相关及后向轨迹预报的方法,对未经人工处理的两张不同时次的卫星云图灰度进处理,在前一时次卫星云图上定义一个象素子集,并在后一时次卫星云图定义的区域内计算逐个象素子集的相关系数,然后找出与前一区域具有最大相关系数的象素子集,把这两个象素子集中心的连线看作是象素子集内云的移动。利用天气系统运动的连续性和保守的性质,找出其移动的规律,并由此客观地作出天气系统的移动趋势,预报取得了较为满意的结果。     

A PRELIMINARY STUDY OF FOURIER SERIES ANALYSIS ON CLOUD TRACKING WITH GOES HIGH TEMPORAL RESOLUTION IMAGES

Fourier series analysis is proposed as a new technique to address the problem of“sub-pixelmotion”in deriving cloud motion winds(CMW)from high temporal resolution images.Based on aconcept different from that of maximum correlation matching technique,the Fourier techniquecomputes phase speed as an estimate of cloud motion.It is very effective for tracking small cellularclouds in 1-min interval images and more efficient for computation than the maximum correlationtechnique because only two templates in same size are involved in primary tracking procedure.Moreover it obtains not only CMW vectors but potentially also velocity spectrum and variance.Apractical example is given to show the cloud motion winds from 1-min interval images with theFourier method versus those from traditional 30-min interval images with maximum correlationtechnique.Problems that require further investigation before the Fourier technique can be regardedas a viable technique,especially for cloud tracking with high temporal resolution images,are alsorevealed.     

两种导风方法在台风路径分析中的 应用比较研究

基于云导风使用的最大相关法（已经广泛应用）和TCFM法（傅立叶相位分析法和最大相关法相结合）两方法的原理,开发了利用FY-2C静止气象卫星30min间隔卫星云图资料获得云迹风的可视化导风实验系统。利用该系统处理2005年夏季麦莎、卡努、龙王等3个台风期间的卫星云图,对得到的云迹风进行台风路径反演分析。结果表明,TCFM导风方法得到的结果优于最大相关法。     

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。