湖南汛期降水异常的时空分布特征研究

利用湖南19个测站23年(1959～2001年)4～9月的降水量资料，用EOF、REOF、小波分析对湖南汛期降水的特征场分布、分区特征、周期性和突变性等时空分布特征进行了诊断研究。研究结果表明：EOF分析得到的前三个典型场可以很好的反映湖南汛期降水空间分布的异常结构，即具有整体一致的空间结构，南北相反的空间结构，中部和周围地区相反变化的空间结构。旋转后的前6个空间模态可以较好地代表湖南汛期降水的6个异常敏感区：湘北、湘中、湘南、湘东南、湘西、湘东北。利用小波分析方法研究湖南汛期降水的周期性及其突变性发现，湖南汛期降水存在着明显的3年、7年和23年的特征时间尺度和周期性振荡；并且在今后相当长的一段时间内，湖南汛期的降水将逐年减少，并将转入干旱时期。     

中国人均生态足迹和生物承载力构成的变动规律

基于熵值法提出能够衡量生态足迹和生物承载力构成多样性的生态足迹构成指数和生物承载力构成指数两个新概念,计算并构建了中国人均生态足迹构成指数和生物承载力构成指数较为理想的ARIMA预测模型分别为ARIMA(2,1,1)、ARIMA(1,1,1).结果表明,2006～2010年,中国人均生态足迹构成指数将在波动中有所下降,生物承载力构成指数持续下降,未来4年可持续发展潜力在波动中也将有所降低.中国人均生态足迹构成指数与10个驱动因素的偏最小二乘回归分析发现,正相关因素依次为城镇人口、第一产业产值、总人口、进出口贸易总额、第三产业产值,负相关因素依次为政府消费、农业人口、居民消费、人均GDP、第二产业产值.     

格陵兰冰芯氧同位素显示近千年气候变化的多尺度分析

用经验模态分解(EMD)方法对格陵兰冰盖GISP2冰芯古气候代用指标δ~ (18) O 序列进行分解, 结果表明: 格陵兰近10 ka来气候变化总趋势出现历时约490 a的中世纪暖期和历时约570 a的小冰期, 其间还存在次级的冷暖期变化;气候波动具有3 a、 6.5 a、 12 a、 24 a、 49 a、 96 a、 213 a、 468 a准周期, 既有NESO的因素, 也受制于太阳活动周期的影响. 第7, 第8内在模函数(IMF7, IMF8)波动振幅以及总体趋势分量res在1350A.D.出现明显的转型, 表明1350A.D.为中世纪暖期和小冰期的分界.     

基于EMD的山东省GDP增长与耕地变化的关系

本文首次用EMD方法,对山东省的经济增长与耕地面积变化关系进行比较分析,试图找出两者的互动关系,以期对山东省的耕地资源保护有所借鉴。研究结果表明:山东省GDP增长的波动周期为13年、23年、37年和55年;山东省耕地变化的周期为9年、13年、37年和55年。这充分证明了GDP增长的波动对山东省耕地周期性变化的驱动作用。到2015年前后,山东省经济增长的耕地代价性损失将大大减少,耕地数量将维持在一个相对稳定的水平,经济增长和耕地数量减少进入一个良性的发展阶段。最后,本文首次尝试建立有周期的动力学模型,对山东省未来20年的耕地面积变化进行了预测。     

中国GDP增量与能源消费增量关系的多尺度分析

能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础,经济的发展和能源的利用有着密不可分的关系.本文用EMD方法首次对我国GDP增量和能源消费增量之间的关系进行比较分析,以期从一个崭新的途径上来揭示GDP增量波动周期与能源消费增量波动周期的相互关系,进而揭示GDP和能源消费之间的关系,从而为社会经济的长远规划、能源发展战略以及有关政策法规的制定提供一定依据.研究结果表明:我国GDP增量的波动周期为4年、11年、18年和31年:能源消费增量的波动周期为4年、10年、18年和27年,两者的波动周期基本吻合.将他们的IMF分量进行对比,发现能源消费和GDP二者是相互依赖的,这一结论符合经济学的理论,能源的需求促进经济的发展,而能源的发展要以经济增长为前提,能源的短缺将制约经济的发展.因此,千方百计增加能源供给,提高能源利用效率.是确保我国经济持续稳定发展的一项重要任务.     

树轮资料(1511～1954)太阳活动的多尺度分析——EMD方法的应用

用EMD对Stu iver等提供的树轮14C资料进行分析,结果为:①得到太阳活动的准3、6、11、22、44、110、200、300 a的周期;从趋势项中可以得到准600 a甚至更长的周期波动;②可以判断太阳活动经典的极小期,与公认的极小期有一定的滞后性。从树轮14C含量的变化趋势中可以判断从1954~2100年的太阳活动变化逐渐变强,从2100~2350年太阳活动逐渐开始变弱;③从每个尺度周期波动的时变特征中可以得到,即使在太阳活动的极小期,太阳活动依然存在频率和强度不同的周期波动。     

长期预报的相空间分量组合法

在做长期预报时,我们常用的统计建模理论有这么一个缺点:当建模者事先对系统一无所知;或虽在建模前已经可以决定应变量与变量之间的关系,但赖以建模的数据又太少;我们则无法根据资料来建模,或不可避免地将自己的偏见带入模式中。为此,Ivakhnenko提出了数据处理的组合法(GMDH)[1],而其回归方程的阶数是根据某些判据而较客观地自动给出。此外,传统的统计预报理论一般是基于时间这一维“空间”的。由于一维空间无法“容纳”分数维D2>1的吸引子,故必将丢失许多关于系统吸引子演化的重要信息,从而导致某些方面的预报不准确。为此,我们把GMDH技术与相空间理论结合起来,\n提出了以下的相空间分量组合法(GMPSC)。     

湍流能谱与分数维

本文首先根据间隙湍流结构的自相似性和KdV—Burgers方程的鞍—焦异宿轨道行波解,求得了间隙湍流的分数维D与波数比b以及D与自相似结构尺度R的关系;其次,模拟了在不同R下的D—b关系以及不同b下的D—R关系;最后,还求得了湍流能谱和分数维以及能谱指数与D的关系。模拟结果表明,(d|β|/dD)>0,这和A.J.Chorin的结论是一致的。     

STUDY ON MIXED MODEL OF NEURAL NETWORK FOR FARMLAND FLOOD/DROUGHT PREDICTION

The paper concerns a flood/drought prediction model involving the continuation of time seriesof a predictand and the physical factors influencing the change of predictand.Attempt is made toconstruct the model by the neural network scheme for the nonlinear mapping relation based onmulti-input and single output.The model is found of steadily higher predictive accuracy by testingthe output from one and multiple stepwise predictions against observations and comparing theresults to those from a traditional statistical model.     

我国九大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅱ——我国各区降水与环流因子的关系

利用ECMWF的格点风和位势高度场资料，对1998年夏季热带内外地区大气低频振荡特征进行了分析研究。结果表明，亚洲季风区的季节内振荡非常显著。850hPa季节内振荡纬向风的经向传播揭示出南海地区的西风振荡受南北两支西风的共同影响。与长江流域特大洪涝密切相关的大气环流系统(乌拉尔阻高和西太平洋副高)对季节内振荡有较强的响应。在欧亚范围，持续性异常环流十分活跃，大气低频波的活动与环流持续异常的形成有密切的联系，季节内振荡是高低纬环流持续异常同时发生的纽带。其低频(30—60d)遥相关型的分布同江淮洪涝年的波列结构相类似。