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试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号

吴浩 侯威 王文祥 颜鹏程

试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号

吴浩, 侯威, 王文祥, 颜鹏程
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  • Lyapunov 指数是标志一个系统做规则运动还是混沌运动的一个重要物理量.鉴于此, 本文利用Lyapunov指数研究系统的混沌特性, 研究气候的突变.计算结果表明, 定义法求得的Lyapunov指数是一种可靠的突变检测方法, 无论是理想序列还是实际存在突变的序列, 利用该方法都能准确地找出突变位置; 而利用非线性局部Lyapunov指数的可预报期限从理论上佐证了基于临界慢化现象的气候突变前兆信号的可靠性, 通过计算各个时间段的最大Lyapunov指数能够反映系统的内在性质、研究其混沌特性. 研究结果为该方法在实际观测资料中的广泛应用提供了理论基础.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB955902, 2013CB430204)和国家自然科学基金(批准号: 41175067, 41275074, 41105033)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-16
  • 修回日期:  2013-02-18
  • 刊出日期:  2013-06-20

试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号

  • 1. 扬州大学物理科学与技术学院, 扬州 225002;
  • 2. 国家气候中心, 北京 100081;
  • 3. 西北师范大学物理与电子工程学院, 兰州 730070
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB955902, 2013CB430204)和国家自然科学基金(批准号: 41175067, 41275074, 41105033)资助的课题.

摘要: Lyapunov 指数是标志一个系统做规则运动还是混沌运动的一个重要物理量.鉴于此, 本文利用Lyapunov指数研究系统的混沌特性, 研究气候的突变.计算结果表明, 定义法求得的Lyapunov指数是一种可靠的突变检测方法, 无论是理想序列还是实际存在突变的序列, 利用该方法都能准确地找出突变位置; 而利用非线性局部Lyapunov指数的可预报期限从理论上佐证了基于临界慢化现象的气候突变前兆信号的可靠性, 通过计算各个时间段的最大Lyapunov指数能够反映系统的内在性质、研究其混沌特性. 研究结果为该方法在实际观测资料中的广泛应用提供了理论基础.

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