- 相關(guān)推薦
非線性局部Lyapunov指數(shù)與大氣可預(yù)報性研究
鑒于線性誤差發(fā)展理論研究大氣可預(yù)報性存在的局限性,采用非線性擾動發(fā)展方程討論動力系統(tǒng)誤差增長規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上提出一個新概念:非線性局部Lyapunov指數(shù).它與經(jīng)典Lyapunov指數(shù)有本質(zhì)的區(qū)別,可以表征初始誤差在有限時間內(nèi)的局部平均增長率,大小與初值、初始誤差、物理量、演化時間、以及時間尺度、空間尺度有關(guān).結(jié)合該指數(shù)的定義以及大氣本身的動力學(xué)特征給出合理的計算方法,得到大氣初始誤差隨時間的演化并確定了最大可預(yù)報時間.最后以500 hPa位勢高度為例,詳細討論了非線性局部Lyapunov指數(shù)在大氣可預(yù)報性中的應(yīng)用,得到的主要結(jié)論是:大氣可預(yù)報性具有明顯的空間分布特征.從總體上看,可預(yù)報性呈緯向帶狀分布.赤道上的可預(yù)報時間最大,南極地區(qū)次之,北極地區(qū)也較大,南北兩半球的副熱帶和中緯度地區(qū)可預(yù)報性最小.在赤道地區(qū),平均可預(yù)報時間為12 d左右,最大值分布在熱帶印度洋、印度尼西亞及鄰近地區(qū)、熱帶東太平洋等地區(qū),大約為兩周.南極地區(qū)可預(yù)報性也很高,平均可預(yù)報時間大約9 d,這一特征在夏季更顯著.北極地區(qū)的可預(yù)報性也比鄰近中高緯大,但增加不如南極地區(qū)明顯.南北半球中緯度地區(qū)(30°～60°S和30°～60°N)的可預(yù)報性最小,平均僅有3～4 d.另外,可預(yù)報性隨季節(jié)有差異.北半球大部分地區(qū),對應(yīng)冬季的可預(yù)報性比夏季的大,特別是中高緯北大西洋、北太平洋以及格陵蘭島等地區(qū),冬季的可預(yù)報性明顯比夏季的大;南半球,南極附近60°～90°S對應(yīng)夏季的可預(yù)報性明顯比冬季的大,而其他區(qū)域尤其在30°～60°S的可預(yù)報時間隨季節(jié)變化不大,大約3～5 d.理論和數(shù)據(jù)計算結(jié)果均說明非線性局部Lyapunov指數(shù)以及由它得到的非線性局部誤差增長確實可以很好地定量表征各種大氣物理量在不同時空域下的可預(yù)報性.
李建平(蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,蘭州,730000;中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué),數(shù)值模擬國家重點實驗室,北京,100029)
丁瑞強(中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué),數(shù)值模擬國家重點實驗室,北京,100029)
刊 名： 中國科學(xué)D輯 ISTIC PKU 英文刊名： SCIENCE IN CHINA (SERIES D) 年，卷(期)： 2006 36(11) 分類號： P4 關(guān)鍵詞： 非線性 局部 Lyapunov指數(shù) 大氣可預(yù)報性 最大可預(yù)報時間【非線性局部Lyapunov指數(shù)與大氣可預(yù)報性研究】相關(guān)文章：
用非線性最優(yōu)化方法研究El Ni(n)o可預(yù)報性的進展與前瞻04-28
變系數(shù)非線性Dirichlet問題正解的局部存在性04-26
非線性離散系統(tǒng)的嚴格Lyapunov函數(shù)04-28
本原圖的局部極指數(shù)04-29
基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的Lyapunov指數(shù)譜的計算04-29
非局部損傷模型的客觀性研究04-28
空間自相關(guān)局部指標Moran指數(shù)和G系數(shù)研究04-28
青藏鐵路沿線風(fēng)沙指數(shù)預(yù)報方法研究04-26
基于集合預(yù)報產(chǎn)品的四川暴雨預(yù)警指數(shù)研究04-28
OOP對軟件可測試性的影響的研究04-27