基于粒子滤波的一种改进的资料同化方法

针对在粒子数较少时传统的集合卡尔曼滤波和粒子滤波方法不能有效表征后验概率密度函数(PDF)的问题, 提出了一种改进的粒子滤波方法. 主要思想是在预测步之后引入更新步, 并且将观测时刻与非观测时刻的同化分析进行区别处理. 对典型的低维和高维混沌系统的仿真结果表明:改进粒子滤波方法是一种非常有效的估计非线性非高斯随机系统状态的方法.     

混沌系统平均初始误差增长饱和特性研究

在非线性误差增长理论框架下研究了混沌系统平均初始误差增长饱和特性 以及误差饱和值同系统可预报期限的关系.首先探索了Lorenz96系统中平均相对初始误差增长饱和规律, 发现平均相对初始误差增长饱和值同初始误差的自然对数存在简单的线性关系: 其二者自然对数之和为一常量,且该常量同初始误差无关.实验表明该结论对其他混沌系统也适用. 因此对给定混沌系统,在计算出和常数后可以外推得到任意固定初始误差的平均相对误差增长饱和值. 为进一步研究误差饱和值同可预报期限的关系,给出了平均绝对误差增长的定义. 理论分析表明混沌系统平均绝对误差增长也会达到饱和.其饱和值为常量, 与初始误差无关,混沌系统控制参数确定,饱和值就固定.依据上述研究, 最后给出一个定量计算可预报期限的模型T_p=1/∧ln(E_s/δ₀)+c, E_s为绝对误差增长饱和值.实验研究表明对于复杂的高阶混沌系统,该预报期限模型都能较好地适用.     

季节因素对气候网络影响研究

气候网络在地球科学领域研究中是一个新的热点,对于分析和揭示气候场的特征及关联结构具有较强优势.已有气候网络的构建一般选取冬季月份的样本数据,而且在研究中忽略了其他季节月份对气候网络的影响.本文研究了季节因素对气候网络的影响,研究发现:气候网络在不同季节的整体特征参数基本保持稳定,但是网络社团结构以及局部节点拓扑连接随季节变化显著.可以利用这一结论来研究不同季节全球遥相关模态变化情况以及局部地区气候特征随季节变化情况.     

基于局部通信的有限元分析并行算法优化研究

针对有限元分析的计算问题,在现有采用全局通信方案的简单并行算法基础上,对其所涉核心算法,采用稀疏数据结构与局部通信进行并行算法优化设计,有效减少了通信所涉及的处理器个数与通信量.同时,通过采用非阻塞通信,并将与通信无关计算进行分离与前置的方法,进行计算与通信重叠,以有效隐藏通信开销的影响.实验结果表明,优化所得算法相比现有算法具有明显改进,特别是对稀疏矩阵稠密向量乘与单元贡献装配,改进很大.同时,随着任务个数的增加,改进效果越明显.     

混沌系统模型误差平均绝对误差增长过程研究

混沌系统的平均绝对误差增长最初是用来刻画初始值误差增长的,本文依照平均绝对误差增长的定义来研究模型误差的增长过程,获得了一些很有意义的结论．研究发现,在初期模型误差的平均绝对误差增长呈指数级增长,增长指数同模型的扰动相关,与真实系统最大Lyapunov指数没有直接关系．其后模型误差进入非线性增长过程,误差增长放缓,最终达到饱和．误差饱和值恒定,当真实系统和模型系统吸引子差别较小时,模型误差饱和值基本上同真实系统的初始值误差饱和值相等．利用上述研究结论可以求出模型的可预报期限,这在数值天气预报中具有重要的意义．进而利用模型的可预报期限可以对同一真实系统的不同模型进行评价,相对真实系统越精确的模型拥有更高的可预报期限．这对新模型的开发具有很强的指导作用．     

High-Energy Rectangular Pulse Dissipative Soliton Generation in a Long-Cavity Sigma-Shaped Configuration Mode-Locked Fiber Laser

The high-energy rectangular pulse dissipative soliton （DS） is achieved in a long-cavity sigma-shaped configuration erbium-doped fiber laser. A long fiber is inserted in the linear arm of the sigma-shaped configuration to extend the resonator length twice, which effectively improves the pulse energy. The nonlinear polarization rotation technique is employed to realize the mode-locked state. Stable rectangular pulses with pulse energy of 421.22 nJ are obtained at the pump power of 620mW. To the best of our knowledge, this high pulse energy is a new record of the rectangular pulse mode-locked DS fiber lasers.