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强迫Lorenz系统的可预报性研究

李保生 丁瑞强 李建平 钟权加

强迫Lorenz系统的可预报性研究

李保生, 丁瑞强, 李建平, 钟权加
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  • 根据非线性局部Lyapunov指数方法,分别以常数强迫Lorenz系统和准周期强迫Lorenz系统为例,研究了在外强迫存在的条件下混沌系统可预报性的改变.结果表明:外强迫会影响混沌系统的可预报性,两种不同类型的强迫Lorenz系统的可预报期限都随着外强迫的增强而增加,但是大小相等方向相反的外强迫对系统可预报性的影响不同,其中正值强迫比负值强迫作用下的可预报期限更长,并且这种差异随着强度的增加而增大;不同形式的外强迫对可预报性的影响也不同,常数强迫的影响主要体现在误差增长的线性阶段,准周期强迫的影响除了线性阶段还必须考虑到非线性阶段;当强度相等的常数强迫和准周期强迫驱动Lorenz系统时,常数强迫作用下的系统可预报性更高.本文基于混沌理论模型的研究,对于实际大气的可预报性研究具有一定的启示意义.
      通信作者: 丁瑞强, drq@mail.iap.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号:41522502)、全球变化与海气相互作用专项(批准号:GASI-IPOVAI-06)和国家重点研发计划(批准号:2016YFA0601801)资助的课题.
    [1]

    Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 130

    [2]

    Chou J F 2002 Nonlinearity and Complexit in Atmospheric Sciences (Beijing: China Meteorological Press) p131 (in Chinese) [丑纪范 2002 大气科学中的非线性和复杂性 (北京: 气象出版社) 第131页]

    [3]

    Lorenz E N 1965 Tellus A 17 321

    [4]

    Lorenz E N, Palmer T N, Hagedorn R 1995 Proceedings of a Seminar Held at ECMWF on Predictability (I), 1995 p1

    [5]

    Li J P, Chou J F 2003 Chin. J. Atmos. Sci. 27 653 (in Chinese) [李建平, 丑纪范 2003 大气科学 27 653]

    [6]

    Duan W S, Mu M 2006 Chin. J. Atmos. Sci. 30 759 (in Chinese) [段晚锁, 穆穆 2006 大气科学 30 759]

    [7]

    Duan W S, Ding R Q, Zhou F F 2013 Climatic Environ. Res. 18 524 (in Chinese) [段晚锁, 丁瑞强, 周菲凡 2013 气候与环境研究 18 524]

    [8]

    Ding R Q, Li J P 2007 Phys. Lett. A 364 396

    [9]

    Ding R Q, Li J P 2007 Chin. J. Atmos. Sci. 31 571 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2007 大气科学 31 571]

    [10]

    Ding R Q, Li J P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7494 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2008 物理学报 57 7494]

    [11]

    Li J P, Ding R Q 2008 Chin. J. Atmos. Sci. 32 975 (in Chinese) [李建平, 丁瑞强 2008 大气科学 32 975]

    [12]

    Ding R Q, Li J P 2009 Acta Meteor. Sin. 67 343 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2009 气象学报 67 343]

    [13]

    Ding R Q, Li J P, Seo K H 2010 Mon. Wea. Rev. 138 1004

    [14]

    Ding R Q, Li J P, Seo K H 2011 Mon. Wea. Rev. 139 2421

    [15]

    Ding R Q, Li J P 2011 Mon. Wea. Rev. 139 3265

    [16]

    Ding R Q, Li J P 2013 Int. J. Climatol. 33 1936

    [17]

    Ding R Q, Li J P, Zheng F, Feng J, Liu D Q 2015 Climate Dyn. 46 1563

    [18]

    Ding R Q, Li J P 2012 Adv. Atmos. Sci. 29 1078

    [19]

    Reichler T J, Roads J O 2003 Nonlinear Proc. Geoph. 10 211

    [20]

    Yang X Q, Xie Q, Huang T S 1992 Acta Meteor. Sin. 50 349 (in Chinese) [杨修群, 谢倩, 黄士松 1992 气象学报 50 349]

    [21]

    Li C Y, Zhu J H, Sun Z B 2002 Climatic Environ. Res. 7 209 (in Chinese) [李崇银, 朱锦红, 孙照渤 2002 气候与环境研究 7 209]

    [22]

    Li W J, Li Y, Chen L J, Zhao Z G 2013 J. Appl. Meteor. Sci. 24 385 (in Chinese) [李维京, 李怡, 陈丽娟, 赵振国 2013 应用气象学报 24 385]

    [23]

    Charles C D, Hunter D E, Fairbanks R G 1997 Science 277 925

    [24]

    Wang B, Wu R G, Fu X H 2000 J. Climate 13 1517

    [25]

    Zhang Z S, Hu P, Feng G L 2016 Acta Meteor. Sin. 74 165 (in Chinese) [张志森, 胡泊, 封国林 2016 气象学报 74 165]

    [26]

    Gong Z Q, Feng G L, Dong W J, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 3180 (in Chinese) [龚志强, 封国林, 董文杰, 李建平 2006 物理学报 55 3180]

    [27]

    Gong Z Q, Zhou L, Zhi R, Feng G L 2008 Acta Phys. Sin. 57 5351 (in Chinese) [龚志强, 周磊, 支蓉, 封国林 2008 物理学报 57 5351]

    [28]

    Palmer T N 1994 Proceedings-Indian National Science Academy Part A 60 57

    [29]

    He W P, Feng G L, Gao X Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3175 (in Chinese) [何文平, 封国林, 高新全 2006 物理学报 55 3175]

    [30]

    Wolf A, Swift J B, Swinney H L, Vastano J A 1985 Physica D 16 285

    [31]

    Eckmann J P, Ruelle D 1985 Rev. Mod. Phys. 57 617

    [32]

    Lacarra J F, Talagrand O 1988 Tellus 40A 81

    [33]

    Mittal A K, Dwivedi S, Pandey A C 2005 Nonlin. Pro. Geophy. 12 707

  • [1]

    Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 130

    [2]

    Chou J F 2002 Nonlinearity and Complexit in Atmospheric Sciences (Beijing: China Meteorological Press) p131 (in Chinese) [丑纪范 2002 大气科学中的非线性和复杂性 (北京: 气象出版社) 第131页]

    [3]

    Lorenz E N 1965 Tellus A 17 321

    [4]

    Lorenz E N, Palmer T N, Hagedorn R 1995 Proceedings of a Seminar Held at ECMWF on Predictability (I), 1995 p1

    [5]

    Li J P, Chou J F 2003 Chin. J. Atmos. Sci. 27 653 (in Chinese) [李建平, 丑纪范 2003 大气科学 27 653]

    [6]

    Duan W S, Mu M 2006 Chin. J. Atmos. Sci. 30 759 (in Chinese) [段晚锁, 穆穆 2006 大气科学 30 759]

    [7]

    Duan W S, Ding R Q, Zhou F F 2013 Climatic Environ. Res. 18 524 (in Chinese) [段晚锁, 丁瑞强, 周菲凡 2013 气候与环境研究 18 524]

    [8]

    Ding R Q, Li J P 2007 Phys. Lett. A 364 396

    [9]

    Ding R Q, Li J P 2007 Chin. J. Atmos. Sci. 31 571 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2007 大气科学 31 571]

    [10]

    Ding R Q, Li J P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7494 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2008 物理学报 57 7494]

    [11]

    Li J P, Ding R Q 2008 Chin. J. Atmos. Sci. 32 975 (in Chinese) [李建平, 丁瑞强 2008 大气科学 32 975]

    [12]

    Ding R Q, Li J P 2009 Acta Meteor. Sin. 67 343 (in Chinese) [丁瑞强, 李建平 2009 气象学报 67 343]

    [13]

    Ding R Q, Li J P, Seo K H 2010 Mon. Wea. Rev. 138 1004

    [14]

    Ding R Q, Li J P, Seo K H 2011 Mon. Wea. Rev. 139 2421

    [15]

    Ding R Q, Li J P 2011 Mon. Wea. Rev. 139 3265

    [16]

    Ding R Q, Li J P 2013 Int. J. Climatol. 33 1936

    [17]

    Ding R Q, Li J P, Zheng F, Feng J, Liu D Q 2015 Climate Dyn. 46 1563

    [18]

    Ding R Q, Li J P 2012 Adv. Atmos. Sci. 29 1078

    [19]

    Reichler T J, Roads J O 2003 Nonlinear Proc. Geoph. 10 211

    [20]

    Yang X Q, Xie Q, Huang T S 1992 Acta Meteor. Sin. 50 349 (in Chinese) [杨修群, 谢倩, 黄士松 1992 气象学报 50 349]

    [21]

    Li C Y, Zhu J H, Sun Z B 2002 Climatic Environ. Res. 7 209 (in Chinese) [李崇银, 朱锦红, 孙照渤 2002 气候与环境研究 7 209]

    [22]

    Li W J, Li Y, Chen L J, Zhao Z G 2013 J. Appl. Meteor. Sci. 24 385 (in Chinese) [李维京, 李怡, 陈丽娟, 赵振国 2013 应用气象学报 24 385]

    [23]

    Charles C D, Hunter D E, Fairbanks R G 1997 Science 277 925

    [24]

    Wang B, Wu R G, Fu X H 2000 J. Climate 13 1517

    [25]

    Zhang Z S, Hu P, Feng G L 2016 Acta Meteor. Sin. 74 165 (in Chinese) [张志森, 胡泊, 封国林 2016 气象学报 74 165]

    [26]

    Gong Z Q, Feng G L, Dong W J, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 3180 (in Chinese) [龚志强, 封国林, 董文杰, 李建平 2006 物理学报 55 3180]

    [27]

    Gong Z Q, Zhou L, Zhi R, Feng G L 2008 Acta Phys. Sin. 57 5351 (in Chinese) [龚志强, 周磊, 支蓉, 封国林 2008 物理学报 57 5351]

    [28]

    Palmer T N 1994 Proceedings-Indian National Science Academy Part A 60 57

    [29]

    He W P, Feng G L, Gao X Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 3175 (in Chinese) [何文平, 封国林, 高新全 2006 物理学报 55 3175]

    [30]

    Wolf A, Swift J B, Swinney H L, Vastano J A 1985 Physica D 16 285

    [31]

    Eckmann J P, Ruelle D 1985 Rev. Mod. Phys. 57 617

    [32]

    Lacarra J F, Talagrand O 1988 Tellus 40A 81

    [33]

    Mittal A K, Dwivedi S, Pandey A C 2005 Nonlin. Pro. Geophy. 12 707

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-11
  • 修回日期:  2016-12-15
  • 刊出日期:  2017-03-05

强迫Lorenz系统的可预报性研究

  • 1. 中国科学院大气物理研究所, 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029;
  • 2. 中国科学院大学地球科学学院, 北京 100049;
  • 3. 成都信息工程大学, 高原大气与环境四川省重点实验室, 成都 610225;
  • 4. 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院, 北京 100875;
  • 5. 全球变化研究协同创新中心, 北京 100875
  • 通信作者: 丁瑞强, drq@mail.iap.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号:41522502)、全球变化与海气相互作用专项(批准号:GASI-IPOVAI-06)和国家重点研发计划(批准号:2016YFA0601801)资助的课题.

摘要: 根据非线性局部Lyapunov指数方法,分别以常数强迫Lorenz系统和准周期强迫Lorenz系统为例,研究了在外强迫存在的条件下混沌系统可预报性的改变.结果表明:外强迫会影响混沌系统的可预报性,两种不同类型的强迫Lorenz系统的可预报期限都随着外强迫的增强而增加,但是大小相等方向相反的外强迫对系统可预报性的影响不同,其中正值强迫比负值强迫作用下的可预报期限更长,并且这种差异随着强度的增加而增大;不同形式的外强迫对可预报性的影响也不同,常数强迫的影响主要体现在误差增长的线性阶段,准周期强迫的影响除了线性阶段还必须考虑到非线性阶段;当强度相等的常数强迫和准周期强迫驱动Lorenz系统时,常数强迫作用下的系统可预报性更高.本文基于混沌理论模型的研究,对于实际大气的可预报性研究具有一定的启示意义.

English Abstract

参考文献 (33)

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