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《扬州大学》 2012年
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大气和气候可预报性的初探性研究

张志森  
【摘要】:针对长程相关序列,建立马尔科夫模型并分析其演化特征,在此基础上,定义体现可预报性的物理量——关联长度,发现长程相关指数与关联长度之间满足较好的指数分布关系,建立长程相关指数与可预报性的定量关系。利用中国气象局740站点1960-2005年(共46年)的逐日最高温度观测资料,给出了逐日最高温度资料关联长度的全国分布,发现具有显著的区域特征:中国西部、西北部、北部的逐日最高温度资料的关联长度为10-14天左右,而中国东部、东南部、南部地区的关联长度为5-10天左右,显然中国中西部地区逐日最高温度的可预报性较东部和东南部地区要好。另外,滤除季节振荡信号,绝大部分区域的关联长度均减小了1-8天,而滤除线性趋势则关联长度变化微小,因此季节振荡对逐日最高温度可预报性的影响较年变化趋势要强,对于天气预报、季节预测具有一定的指导意义。 针对夏季西北太平洋副热带高压存在不同时间尺度的变化规律,且不同时间尺度的变化规律受到不同时间尺度的气候因子影响,本文将表征副高位置的脊线和西伸脊点指数通过滤波分离为年代际分量和年际分量,在太阳辐射和海温这两类作用于副高的气候因子中,分别针对年代际和年际分量,通过相关分析寻找前期因子,并对因子进行合理的物理解释。结果表明:年代际尺度,夏季副高脊线与前期2月太阳通量和前期3月北太平洋海温密切相关,前期5月大西洋海温通过遥相关影响副高西伸脊点;而年际尺度,脊点与前期3月赤道东太平洋海温有同步关系,而前期1月赤道中东太平洋和前期3月赤道印度洋海温又共同作用于西伸脊点。利用以上前期因子建立回归方程对副高脊线和西伸脊点的年代际和年际分量分别进行回报,结果表明:以上基于时间尺度分离的回归模型对指数变化的主要趋势和大部分升降、转折过程基本上能够正确体现。 将传递熵(Transfer Entropy, TE)作为测量动力学系统信息传递方向的一个工具,在Lorenz系统进行理论验证并应用温差与垂直速度的资料进行实际验证。研究结果表明:1)对于Lorenz系统而言,y分量是信息源,x与z是信息汇,且y对x的信息输送占据着主导地位;2)在西太平洋地区,温差对垂直速度的信息输送占主导地位,而赤道东太平洋地区则为垂直速度对温差的信息输送占主导地位,这对Lorenz系统理论验证结果是一个佐证,且海陆热力差异对温差与垂直速度之间的信息输送影响较大;3)冬季是温差与垂直速度之间的信息输送最强季节,春季和秋季次之,夏季最弱。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O411.3

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