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混沌系统的局域特征与可预报性 总被引：1，自引：0，他引：1
讨论了混沌系统的时间和空间的局域特征。首先分析了研究时间和空间局域特征的必要性。接着引进了有限时间不稳定和局域时间不稳定的概念，并对有关的计算问题进行了研究。对Ｌｏｒｅｎｚ系统的具体计算表明，随着轨线在混沌吸引子上的演变，局域不稳定特征有很大的变化，相应误差增长也有很大的变化。相应于误差迅速增长的轨线部分局限于很有限的相空间范围内，而且同误差增长缓慢的轨线部分占据的相空间区域截然可分。每一个例的可预报性依赖于轨线在相空间中所处的区域。混沌系统的这种局域特征可以是导致个例业务预报技巧之间有很大差别的主要原因。 相似文献
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本文采用Lorenz(1960)系统，在只考虑初始误差及观测误差而不考虑模式误差的情况下，利用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter)数据同化方法进行了数值模拟试验。数值试验的结果表明：扩展卡尔曼滤波数据同化方法对系统状态的估计有较好的改善作用，能有效的抑制估计误差的增长；加大观测频率，可以进一步改善数据同化的效果，使估计误差进一步减小；由于模式误差的存在，系统的不稳定能量会不断的累积，出现了估计误差的异常增长和计算的不连续现象，在模式预报方程中的均值演变方程加人二阶偏差纠错项，对控制估计误差的异常增长，进一步改善数据同化的效果有较明显作用。 相似文献
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本文应用一准两维的非静力平衡数值模式研究了凝结加热反馈对线性及非线性对称不稳定的影响。数值试验结果表明:当Ri<1时，对于一定的加热廓线，Wave-CISK可以激发出快速增长的线性对称不稳定，其指数增长率比无加热时增加一倍半，并产生向暖区的移动，而加热廓线对对称不稳定的发生发展及结构都有明显的影响。具有凝结加热的非线性对称不稳定在其发展初期与线性情况相同，当扰动增长到一定强度，非线性作用增强，其不稳定增长速度就减慢，原来对称的环流结构被破坏，正环流不断减弱，负环流不断增强。 相似文献
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Lorenz系统误差方程的吸引子特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
将Lorenz方程及其导出的误差方程作为联立方程(即全误差方程)来研究误差的性质,结果表明联立方程可以变换为一个特殊的算子方程,误差轨线将收敛于一个有限的区域;此外联立方程对应的流的散度为负值,因此其在相空间中的体积不断收缩,最终趋向一个低纬曲面;联立方程的这两个性质使得Lorenz系统中初始误差不会无限放大,而是趋于一个吸引子.误差在吸引子上的概率分布是确定的,因此平均的绝对误差趋于常数,这个结果可以用来解释小初始误差经过一段时间的发展之后,趋向饱和的现象.利用稳定性分析方法研究了误差吸引中心的位置和个数,并使用数值试验进行了验证,结果显示误差吸引子的结构与解的吸引子位置、数量和结构均有不同.最后本研究将针对Lorenz方程的误差联立方程方法拓展到一般的常微分动力系统,展示了对一般误差方程的特征矩阵进行分析,研究其特征行列式性质的方法,得到了一般误差系统中稳定点和平衡态性质与原动力系统的稳定点和平衡态性质的关系,这些结果对于认识误差系统长期的动力学行为和性质是有意义的. 相似文献
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近地层湍流通量计算及几种塔层风廓线模式的研究 总被引：4，自引：2，他引：4
利用近地层风廓线的积分形式和平均场资料计算了表征湍流通量和热量通量特征量。u_*和T_*.得到了几种稳定度条件下利用两层风、温实测资料计算u_*和T_*的方法,可以普遍应用. 本文还用铁塔风速资料对目前广泛采用的几种中性和非中性湍流交换系数分布模式代入运动方程得到风廓线计算公式并进行了研究.给出了误差范围.认为:不稳定时用Yamamoto的K_m模式导出的风廓线公式以及中性和稳定时用Yokoyama的K_m模式导出的风廓线公式与实测廓线比较符合,且计算比较简便. 相似文献
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复杂地形对计算地表太阳短波辐射的影响 总被引：18，自引：2，他引：16
首先利用数字高程数据(DEM)、大气辐射传输模式6S以及野外观测资料计算了复杂地形(青藏高原)上地表入射太阳辐射,然后计算不考虑地形产生的地表辐射的计算误差,对误差进行归一化后得到相对辐射误差.结果显示,相对辐射误差的标准差(即相对地表辐射计算误差绝对值的统计平均值) Se随太阳天顶角的增加呈指数增长,随高度标准差的增加几乎呈线性增长,随数字高程数据的分辨率(或卫星资料的分辨率)降低而降低.利用分步拟合方法拟合了Se随太阳天顶角、高度标准差和数字高程分辨率的变化.利用拟合方程可以计算任意地形条件下,不同分辨率的卫星(或数字高程)资料在不同太阳天顶角情况下,不考虑地形复杂性产生的平均地表入射太阳辐射的计算误差,结果表明,使用中分辨率的卫星(如MODIS)资料计算地表太阳净辐射时,需要考虑地形复杂性. 相似文献
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大气遥感最小二乘反演法最优方程的建立和效果研究 总被引：1，自引：1，他引：1
以“使反演误差均方达最小”为准则,用不同的回归方法寻求最优通道组合,建立大气温湿遥感最小二乘反演法最优方程,以避免因自变量过多产生计算病态而造成的回归系数不稳定。通过实例比较最优子集法、前进法、后退法、逐步回归法以及文中提出的单F逐步回归法和定M逐步回归法等各种方法所得方程的回归效果。单F和定M逐步回归法不仅计算简单、意义明确,而且实际效果较好,接近于最优子集法的结果。 相似文献
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本文讨论了正压原始方程的差分方程的计算稳定性问题,指出该方程具有两类不同的计算稳定性条件,它们分别与重力波的强度和速度有关。本文还分析了引起非线性计算不稳定的原因,并认为抑制非线性计算不稳定问题可归结为抑制重力波强度不随积分步次的增长而不断增大的问题。 相似文献
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The purpose of this paper is to study the dynamical mechanism of error growth in the numerical weather prediction.The error is defined in the sense of generalized energy,simply called energy error.From the spectral form of the primitive equations,we have derived the evolution equations of error in detail.The analyses of these equations have shown that the error growth rate is determined by the tangent linear equations.The nonlinear advection caused by the error perturbation itself contributes nothing to the error growth rate,and only redistributes the error.Furthermore,an approach to calculation of the error growth rate has been developed,which can also be used to study the local instability of time-independent basic state as well as time-dependence basic state.This approach is applied to well-known Lorenz's system,and the results are indicative of the correctness and significance of the theoretical analyses. 相似文献
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The localized features on chaotic attractor in phase space and predictability are investigated in thepresent study.It will be suggested that the localized features in phase space have to be considered indetermining the predictability.The notions of the local instability including the finite-time and local-time instabilities which determine the growth rate of error are introduced,and the calculation methodsare discussed in detail.The results from the calculation of the 3-component Lorenz model show thatsuch instability,correspondingly the growth rate of error,varies dramatically as the trajectoriesevolve on the chaotic attractor.The region in which the growth rate of error is small is localizedconsiderably,and is separable from the region in which the growth rate is large.The localpredictability is of important interest.It is also suggested that such localized features may be the maincause for a great deal of case-to-case variability of the predictive skill in the operational forecasts. 相似文献
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误差非线性的增长理论及可预报性研究 总被引：11，自引：9，他引：2
对非线性系统的误差发展方程不作线性化近似,直接用原始的误差发展方程来研究初始误差的发展,提出了误差非线性的增长理论。首先,在相空间中定义一个非线性误差传播算子,初始误差在这个算子的作用下,可以非线性发展成任意时刻的误差;然后,在此基础上,引入了非线性局部Lyapunov指数的概念。由平均非线性局部Lyapunov指数可以得到误差平均相对增长随时间的演变情况;对于一个混沌系统,误差平均相对增长被证明将趋于一个饱和值,利用这个饱和值,混沌系统的可预报期限可以被定量地确定。误差非线性的增长理论可以应用于有限尺度大小初始扰动的可预报性研究,较误差的线性增长理论有明显的优越性。 相似文献
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Mesoscale predictability of mei-yu heavy rainfall 总被引：1，自引：0，他引：1
Recently reported results indicate that small amplitude and small scale initial errors grow rapidly and subsequently contaminate short-term deterministic mesoscale forecasts. This rapid error growth is dependent on not only moist convection but also the flow regime. In this study, the mesoscale predictability and error growth of mei-yu heavy rainfall is investigated by simulating a particular precipitation event along the mei-yu front on 4-6 July 2003 in eastern China. Due to the multi-scale character of th... 相似文献
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为了开展往返平飘式探空组网观测的仿真和模拟,以及评估组网观测对数值天气预报的影响,并实现往返平飘式探空在目标观测中的应用,本文提出了一种基于高分辨率数值天气模式的往返平飘式探空轨迹模拟和预报方法。基于我国自主研发的GRAPES区域高分辨率模式,初步建立了往返平飘式探空的轨迹预报系统。该系统将往返平飘式探空的上升段、平漂段和下降段的轨迹方程,以及下降段降落伞的动力学方程,直接嵌入到高分辨率数值天气模式中,实现对往返平飘式探空轨迹的模拟和预报。利用轨迹预测系统对63个往返平飘式探空轨迹进行轨迹预报试验和评估,试验结果表明,该系统的轨迹预测结果合理可信,6 h的轨迹预报平均误差小于40 km。 相似文献
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Sensitivity simulations are conducted in AREM (Advanced Regional Eta-Coordinate numerical heavy-rain prediction Model) for a torrential precipitation in June 2008 along South China to investigate the effect of initial uncertainty on precipitation predictability. It is found that the strong initial-condition sensitivity for precipitation prediction can be attributed to the upscale evolution of error growth. However, different modality of error growth can be observed in lower and upper layers. Compared with lower-level, significant error growth in the upper-layer appears over both convective area and high jet stream. It thus indicates that the error growth depends on both moist convection due to convective instability and the wind shear associated with dynamic instability. As heavy rainfall process can be described as a series of energy conversion, it reveals that the advection-term and latent heating serve as significant energy sources. Moreover, the dominant source terms of error-energy growth are nonlinearity advection (ADVT) and difference in latent heating (DLHT), with the latter being largely responsible for the rapid error growth in the initial stage. In this sense, the occurrence of precipitation and error-growth share the energy source, which implies the inherent predictability of heavy rainfall. In addition, a decomposition of ADVT further indicates that the flow-dependent error growth is closely related to the atmospheric instability. Thus the system growing from unstable flow regime has its intrinsic predictability. 相似文献
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数值天气预报中的误差增长及大气的可预报性 总被引：4，自引：3，他引：4
本文用数值试验方法,对模式预报中误差增长的物理机制作了初步研究。结果为,初始误差的大小直接影响以后的误差增长,相比而言,初始误差的随机分布形态影响很小。小尺度误差自身增长较快,并通过各尺度之间的非线性相互作用,小尺度误差向大尺度和行星尺度误差转移,促使整个系统的误差增长。地形对误差增长的影响为,当初始误差特征尺度为小尺度(8—21波)时,地形加强误差增长,初始误差为行星尺度(0—3波)时,地形抑制误差增长,可能存在一临界波长,该波长在4—7波之间。故地形对可预报性的影响与初始误差的特征尺度有关。在初始误差相同时,北半球误差增长较南半球块。最后,为提高模式的预报能力,就模式本身及初始化方案等方面进行了讨论。 相似文献
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运用WAM机器人辅助偏瘫上肢进行康复训练，从机器人运动参数和传统医学评估方法两方面分析验证康复训练的有效性.基于WAM机器人搭建实验平台，设计"十"字和"米"字康复训练方式，添加趣味性游戏，招募上肢偏瘫患者跟踪进行康复训练与评估.采集WAM机器人的轨迹和转矩信息，分析康复训练前后轨迹跟踪误差和转矩变化，评价患肢的运动功能，同时由康复医师运用传统评估法Brunnstrom等级分期法进行康复评估.实验结果显示，经过1个月的康复训练，机器人轨迹跟踪误差减小，转矩波动变化趋于平缓，患肢随意运动减少，评估Brunnstrom等级有所提升，且效果优于传统康复训练.研究结果表明WAM机器人辅助康复训练科学合理，康复效果优于传统康复训练方法. 相似文献