大气污染的最优调控与污染源反演问题Ⅰ:离线模式非完整伴随算子的应用     

曾庆存  吴琳 《中国科学:地球科学》2018,(8)

人为大气污染的最终根治,依赖于产业和能源结构的调整与升级,在这些问题解决之前,进行合理和经济的减排调控是有效手段.文章利用自然控制论原理和方法,首先在已知污染源时空分布情况下,用数值天气预报作输入,离线作出污染物浓度分布,求解污染源最优减排方案的非完整伴随算子问题,从而可简便地求解出优化减排方案.所谓非完整伴随算子问题,是指就方程的线性部分求出伴随算子并求解,而非线性项则用迭代算法.如欲验证或求更高精度,则以此作为最优减排方案的第一近似,迭代求高阶近似,直至空气质量满足要求;其次,文章还讨论了由已知污染物浓度时空分布情况下,反演污染源的动态分布问题,提出一种可行的数学方法,有助于解决排放源不确定性大的问题,以便保证最优减排调控的实施.  相似文献   

气候与环境预测和调控中的数学问题   总被引：3，自引：1，他引：2  

曾庆存 《气候与环境研究》2002,7(1):1-6

数学无所不在,现代科学与数学的发展是相互促进的,未能用严谨的数学方式表达的科学问题难于说是属于现代科学范畴的,现代的数学方法与现代提出的科学问题密切地结合是解决问题的关键.作者论述了现代的气候与环境预测和调控中的一些重要的数学问题,其中第一个问题即预测问题,也包括数值天气预测等在内.在这方面论述的问题有预测问题提法的适定性;非线性系统的分叉、混沌、突变等和可预测时效的关系;不完整的观测资料四维同化问题;不同分辨率模式的嵌套问题;和数值求解的算法问题.第二个问题是自然环境的调控或即自然控制论,举例分析了人工影响天气、改良局部气候、泥沙冲淤调控和最优航道工程、以及生态建设规划等问题.    相似文献   

大气和植被生态及土壤系统水文过程相互作用的一些研究   总被引：9，自引：1，他引：8  

曾庆存  曾晓东  王爱慧  Robert E. Dickinson  Xubin Zeng  Samuel S.P. Shen 《大气科学》2005,29(1):7-19

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用.  相似文献   

气候系统及模式中反馈机制研究 I.概念和方法     

林朝晖  曾庆存 《气候与环境研究》1998,(1)

气候系统中存在着各种各样的气候反馈机制,而气候模式对这些反馈机制描述的差异,正是造成不同模式对同一直接辐射强迫（如二氧化碳加倍）的响应不同的主要原因。因此,只有正确描述气候系统中的各种反馈作用,气候模式才可能用来对未来的气候变化进行预测。为此,本文首先介绍了气候系统及模式反馈机制分析研究时所常用的一些概念,如气候敏感性参数、云辐射强迫等,随后概述了气候模式反馈机制比较分析时常用的各种方法,并指出了这些方法各自的优缺点。而详细的有关气候系统及模式中反馈作用及其机制的分析则在文章的第ＩＩ部分给出。  相似文献   

一个可供现代数学分析研究的气候动力学模型   总被引：6，自引：0，他引：6  

曾庆存 《大气科学》1998,22(4):408-417

针对以往大气动力学方程和气候动力学方程数学研究所使用模式的不足之处,本文作了改进,使数学模型更接近于实际情况。这些包括,（1）取大气上界气压为零,而非某个正的（小）常数;（2）消除了整层无辐散近似,从而使地面气压为直接的预报量,但在地面气压预报方程中加入了水平湍流扩散项（平滑）;（3）对大气运动的内热源的辐射传输过程和水汽相变过程作了合理的处理,而非看作已知的外强迫,用适当的方法可以用解析函数较好地逼近这些过程。另外还提出合理的边界条件。我们的目的是要证明这样提出的初—边值问题的解的存在性,以后还可研究其基本性质和长期行为。  相似文献   

棉兰老涡旋的数值模拟     

李荣凤  曾庆存  季仲贞 《热带海洋学报》1991,(4)

用一个水平分辨率比较高的非线性正压模式,对热带西太平洋海域里的海流进行了数值模拟。计算海流与观测结果颇相一致。结果表明:赤道以北、棉兰老岛以东附近海域中,棉兰老冷涡在一年的大部分时间里都得到发展,但是其范围、强度和中心位置在各个月份并不相同,显示出很强的季节变化;在哈马黑拉岛东北海域,6月份突然出现了一个反气旋式的涡旋;这个涡旋8月份发展得最强,一直持续到10月份,在11月份就消亡了。  相似文献   

三维斜压模式对冬季南海环流的数值计算   总被引：7，自引：0，他引：7  

游小宝  李荣凤  张铭  曾庆存 《海洋学报》2001,23(6):1-10

用一个三维、自由表面、原始方程模式对南海环流进行了计算.计算结果表明:黑潮在巴士海峡以西呈一反气旋弯曲流动路径,有一相对高温高盐的水舌从巴士海峡伸入南海,表明有部分黑潮水侵入南海.冬季南海的一些观测事实在模式结果里得到了很好的反映,像冬季逆风向东北方向流动的“南海暖流”和一些中尺度涡旋.同时还分析了巴士海峡沿120.75°E断面的流速和盐度的垂直结构,并同观测结果进行了比较.根据模式结果,我们还进一步讨论了“南海暖流”的形成和驱动机制.  相似文献   

NUMERICAL SIMULATION OF THE MINDANAO EDDY AND TROPICAL CURRENTS OF PACIFIC OCEAN     

李荣凤  曾庆存  季仲贞 《中国海洋湖沼学报》1992,10(3):258-267

Results of numerical simulation of currents in the western North Tropical Pacific Ocean by using a barotropic primitive equation model with fine horizontal resolution agreed well with observations and showed that the Mindanao Cyclonic Eddy located north of the equator and east of Mindanao Island exists during most of the year with monthly (and large seasonal) variations in scope . strength and central location . In June , an anticyclonic eddy occurs northeast of Halmahera Island, strengthens to maximum in August , exists until October and then disappears . The observed large-scale circulation systems such as the North Equatorial Current . the Mindanao Current and the North Equatorial Countercurrent are all very well reproduced in the simulations.  相似文献   

Variational Principle of Instability of Atmospheric Motions   总被引：6，自引：4，他引：2  

曾庆存 《大气科学进展》1989,(2)

Problems of instability of rotating atmospheric motions are investigated by using nonlinear governing equations and the variational principle. The method suggested in this paper is universal for obtaining criteria of instability in all models with all possible basic flows. For example, the model can be barotropic or baroclinic, layer or continuous, quasi-geostrophic or primitive equations; the basic flow can be zonal or nonzonal, steady or unsteady.Although the basic flows possess a great deal of variety, they all are the stationary points in the functional space determined by an appropriate invariant functional. The basic flow is an unsteady one if the conservation of angular momentum is included in the associated functional.The second variation, linear or nonlinear, gives the criteria of instability. Especially, the general criteria of instability for unsteady basic flow, orographically disturbed flow as well as nongeostrophic flow are first obtained by the method described in this paper.It is also sh  相似文献   

华北和北京的酷暑天气 Ⅱ. 模拟实验和机理分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙建华  陈红  赵思雄  曾庆存  谢庄  崔继良  刘海涛 《气候与环境研究》1999,4(4):334-345

利用Ｐｅｎｎ／ＮＣＡＲ 的ＭＭ５ 中尺度模式对１９９９ 年６ 、７ 月华北的两段高温过程进行了模拟研究, 并利用模拟输出量对高温形成的机理进行了一些探讨。结果表明, 在利用了Ｎｕｄｇｉｎｇ 同化以后, 中尺度模式能对整个过程作较长时间的模拟, 对高压的移动过程、强度和维持能较好的复制出来。分析结果表明, 大陆副热带高压中的下沉增温和辐射增温是造成此高温酷暑天气的主要原因。  相似文献