大气和气候可预报性的初探性分析

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1、扬州入学硕士学位论文—————————————————————————————————————————————————————————————一Lorenzsystem，andthenverifyinginactualdata，includetemperaturedifferenceandverticalspeed，theresultsshowbelow．First，forLorenzsystem，they-component(y)isinformationsource，whilethex’compone

2、nt(x)andz—component(z)isinformationexchange，andtheinformationtransferfromYtoXisdominant．Second，inthewesternPacific，theinfomationtransferfromtemperaturedifferencetoverticalspeedisdominant，comparedtotheinformationtransferfromverticalspeedtotemperaturediffer

3、enceineasternequatorialPacific．ThisresultisevidenceforthetheoreticalresultinLorenzsystem．Last，inwintertheinformationtransferbetweentemperaturedifferenceandverticalvelocityisthestrongest，inspringandautumnweaker，insummerweakest．Keywords：long—rangecorrelatio

4、n，informationentropy，effectivecorrelationlength，predictability，WesternPacificsubtropicalhigh，ridgeline，westernextension，time—scaledecomposition，regressivemodel，transferentropy，Lorenz，temperature，verticalvelocity，infoITnationtransfer4张志森人气和气候可预报性的初探性研究第一章绪

5、论弟一早三百了匕可预报性研究是对大气和气候进行预测的基础。自从Thompson[11和Lorenz[2,31创立确定性系统的可预报性研究以来，大气和气候可预报性的研究一直是一个热点。大气和气候本质上是-T0混沌现象，表现为湍流或非周期现象，因此，大气和气候可预报性研究也一直是一个难点。但有些情况下也表现出相当程度的周期性或准周期性，这也就大大增加其可预报性。目前，这一领域已经成为当前国际上最重要的气候计划——气候变率和可预报性研究(CLIVAR)的主题之一，世界各国均协调众多科学家，实施了一系列重大研究计

6、划，显示出可预报性研究的重要地位。本章第一节介绍本文的研究背景及意义，第二节简述该研究领域的研究现状，第三节列出本文拟解决的科学问题，最后给出本文的主要研究内容。1．1研究背景及意义大气是一个由外源强迫驱动的、存在耗散的、受重力场作用的、不均匀的旋转流体系统【4】，其运动由一组复杂的动量能量非线性方程控制，增加了人们认识大气运动规律及预测大气变化的难度。1974年气候系统的概念首次被提出，1979年世界气候大会明确提出须将气候系统的5个圈层(岩石、水、冰雪、大气、生物)纳入到同一个框架里进行研究，20世纪

7、80年代初地球系统的概念被进一步提出，即将岩石圈换成为固体地球圈(包括岩石圈、上下地慢和内外地核)，而气候系统实际是地球系统的表层系统【5’6J。随着研究的不断深入，人们逐渐认识到气候系统是一个复杂系统【3,4,7-10】。不仅由于受到发生在大气内部的动力、热力作用的影响，更重要的是受海洋、冰雪圈(包括冰川、海冰和大陆上冰雪覆盖)、岩石圈(山脉、陆面、土壤)、生物圈(包括人类活动)的影响，这些各不相同的“圈”之间的相互作用可以形成月季度、年际、年代际及以上时

8、、白J尺度的气候变率⋯’121。多圈层、多要素

9、、多尺度的共同作用使得气候系统是一个外有强迫、内有非线性耗散的复杂巨系统。气候系统的复杂性主要体现在以下几个方面[13_19]：1、气候系统是由多个子系统组成的，子系统之问某种或者多种复杂的非线性和非平衡相互作用，导致其在时间和空间上产生各种复杂形式的相干结构，形成了气候系统的复杂性特征；2、气候系统所显示的行为既不是完全有序的和可预报的，也不是完全随机的和绝对不可预报的，而是有序态、随机态和混沌态共同存在于一个复杂系统中【2