基于Lorenz系统的数值天气转折期预报理论探索

达朝究; 穆帅; 马德山; 于海鹏; 侯威; 龚志强

doi:10.7498/aps.63.029201

摘要

以Lorenz系统为研究对象，对数值天气转折期预报中的动力学特征进行了理论研究，通过对Lorenz系统平衡点稳定性的讨论，得到了区分准稳定区域和准不稳定区域的分界曲面，由此标定出准稳定区域和准不稳定区域. 在准稳定区域，Lorenz曲线保持相对稳定，能够在该平衡点周围周期运动；在准不稳定区域，Lorenz曲线可能会从这个平衡点周围跃过分界曲面而进入另外一个平衡点周围，即发生突变，这是Lorenz系统的一个重要动力学特征；对数值天气转折期预报与气候突变检测、预测给出一种新理论和新方法.

关键词:

Abstract

Based on the Lorenz equations, the dynamics of the weather turning period is studied about numerical weather prediction. Through the analysis of the stability of equilibrium points of the Lorenz equations, we get the surfaces which separate the quasi-stable region and quasi-unstable region. In the quasi-stable region, the path curve of the Lorenz equations can remain relatively stable around the equilibrium points, however in the quasi-unstable region, the path curve of the Lorenz equations can spring from this equilibrium point to another one. This is one of the important dynamic characteristics of the Lorenz system, and the paper give new method and theory for the detection of the abrupt change of climate.

Keywords:

作者及机构信息

1.
西北民族大学数学与计算机科学学院, 兰州 730030;

2.
兰州大学大气科学学院, 兰州 730000;

3.
国家气候中心气候研究开放实验室, 北京 100081

基金项目: 国家科技支撑计划（批准号：2009BAC51B04）、公益性行业（气象）科研专项（批准号：GYHY201206009，GYHY201106016）、全球变化研究国家重大科学研究计划（批准号：2012CB955902）、国家自然科学基金（批准号：40930952，41175067，61162021）和中央高校基本科研业务费专项资金（批准号：zyz2012079）资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Mathematics and Computer Science Institute, Northwest University for Nationalities, Lanzhou 730030, China;

2.
College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China;

3.
Laboratory for Climate Studies, National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China

Funds: Project supported by the Key Technologies R&D Program of China (Grant No. 2009BAC51B04), the Meteorological Special Project of China (Grant Nos. GYHY201206009, GYHY201106016), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2012CB955902), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40930952, 41175067, 61162021) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (Grant No. zyz2012079).

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