气象领域极端事件的长程相关性

利用固定阈值法研究了Lorenz系统极端事件序列的长程相关性特征.研究结果表明：不同阈值标定的极端事件序列具有长程相关性,且标度指数α比较接近,但都比Lorenz系统略小.不同的初值对极端事件序列的长程相关性影响不大,即对初值不敏感性,但Lorenz系统的长程相关性随着控制参数的增大而明显减弱.通过与高斯白噪声序列对比研究发现,Lorenz系统极端事件序列具有较好的记忆性特征.最后采用国家气候中心194个测站1957年—2004年日最高气温观测资料进行分析,揭示了实际气象要素中存在类似的规律. 关键词： Lorenz系统 极端事件 长程相关性 记忆性     

Lorenz系统长程相关性研究

以典型的混沌系统——Lorenz系统为研究对象,运用去趋势涨落分析方法对不同初值和不同参数条件下系统的长程相关性进行研究.结果表明：系统长程相关性与系统初值所处相空间位置有关,初值越靠近不稳定平衡点,系统长程相关性越强,其标度指数α就越大,系统可预测性也就越好.当系统完全处于混沌状态时,随着控制参数r逐步增大其动力学结构的混沌特性更加明显,标度指数α都呈下降趋势,系统长程相关性逐渐减弱,系统可预测性也随之减弱.这揭示了长程相关性与系统可预测性的对应关系.对系统进行 关键词： Lorenz系统 长程相关性 去趋势涨落分析 可预测性     

中国冬季区域性极端低温事件分类及其与气候指数极端性的联系

基于区域性极端低温事件客观识别技术, 对1951–2010年中国冬季的区域性极端低温事件进行客观识别. 根据事件的空间分布特征, 将综合指数前60位的事件划分为全国型、东部型、东北-华北型、华北-华南型、北方型和西北-华南型六类; 通过分析不同区域类型低温事件形成的环流背景场验证了分类的有效性. 在此基础上, 以1971年1月21日开始的典型事件为例, 分析了事件对应的海温场、高度场和风场的异常, 确定与区域性极端低温事件联系较密切的可能气候因子, 进而分析不同类型事件与各气候指数异常的对应关系. 总体而言, 赤道中东太平洋海温指数异常偏小、北太平洋涛动指数异常偏小、北极涛动指数异常偏小和冬季风异常偏强时, 发生区域性极端低温事件的概率较高; 且这四种指数的历年冬季平均值达到15%(或85%)极端阈值的年份中, 发生区域性极端低温事件的百分率分别达到80.0%, 77.8%, 60.0%和62.5%, 从而为区域性极端低温事件的诊断和预测研究等提供了一定的参考. 关键词： 区域性极端低温事件 空间分类 气候指数 极端     

中国旱涝极端事件前兆信号及可预测性研究

基于百分位,研究了Lorenz系统极端事件的前兆信号分布特征及可预测性;利用前兆信号及接收器算子特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC曲线)对中国旱涝极端事件可预测性进行研究,得到了极端事件的可预测效果与序列的自相关性、极端事件的极端程度之间的关系.研究表明,无论是Lorenz系统分量序列还是Palmer干旱指数序列(Palmer drought severity index, PDSI),存在极端事件的可预测性随极端程度增强而增加的现象.同时对各区域极端旱涝事件前兆信号及可预测性进行分析,为中国旱涝极端事件的预测提供一定科学依据. 关键词： 极端事件 前兆信号 可预测性     

基于随机重排去趋势波动分析的极端低温事件研究及其综合指标的建立

将去趋势波动分析法(detrended fluctuation analysis,DFA)和替代数据法相结合,同时引入启发式分割算法和卡方检验,提出了一种确定极端气候事件阈值的新方法,称为随机重排去趋势波动分析(stochastic re-sort detrended fluctuation analysis, S-DFA)方法. 同百分位阈值方法相比,S-DFA方法明确指出了极端事件和非极端事件之间的临界值. 基于中国气象局公布的中国165个国际交换站1961-2006年无缺测的逐日日平均气温资料,利用随机重排去趋势波动分析(S-DFA)方法计算并分析了中国极端低温事件阈值的空间分布特征,并对S-DFA方法在实际资料中的应用进行了检验. 从可预报性的角度给出了极端低温事件综合指标的定义. 这一综合指标将极端低温事件的发生频次和强度综合起来,且兼顾了不同地区各自特有的区域气候背景,进一步说明了综合指标定义的合理性. 基于极端低温事件综合指标的空间分布规律,将中国1961-2006年间极端低温事件分为四个不同等级的地区. 极端低温综合指标整体表现出下降趋势,在20世纪80年代初期之前综合指标的变化具有两个明显的准10年周期,而在这之后则一直处于下降趋势且大大低于平均值,直到90年代中期以后才再次上升至平均值附近. 关键词： 随机重排去趋势波动分析 极端事件 阈值 综合指标     

多波段相关光子光谱分布与时间相关性测量实验研究

基于相关光子的定标技术能够实现“无标准传递”绝对定标,研究相关光子的光谱辐射特性及时间相关特性对遥感器在宽波段的辐射定标具有重要意义。为满足光电探测器在宽谱段量子效率定标需求,基于相关光子的定标技术有必要从单一波段向更多波段扩展。根据自发参量下转换所满足的相位匹配条件,推导出相关光子在晶体内的非共线角计算公式,通过数值模拟相关光子光谱辐射角度分布规律,优化晶体相位匹配角,使得自发参量下转换产生的相关光子具有宽光谱分布,并且相关光子辐射角度与光谱波长能够一一对应。根据光谱分布数值模拟结果,建立了多波段相关光子的光谱分布和时间相关性测量实验系统,利用该系统测量了四对相关光子的光谱分布、符合计数、相关时间以及偏振特性。其中,测量的光谱分布范围为633~808 nm,最大光谱分布测量偏差为1.51 mm,光谱分布实验测量结果与数值模拟结果符合一致;测量了四对相关光子对的相关时间,最小相关时间为0.32 ns,并在实验中观察到了“符合三峰”现象;相关光子单光子计数及符合计数与泵浦光的偏振方向呈正弦函数关系。实验研究表明,相关光子对具有可见光~近红外宽波段分布、时间相关及偏振特性。论文研究结果在国内外尚属首次报道,该研究结果有望应用于光电探测器在多波段的辐射定标。     

基于片间相关性的光线空间插值与视点绘制研究

提出了基于片间相关性的光线空间插值算法,利用邻近参考片已知视差,快速预测当前片视差,使得当前片视差估计的搜索限制在预测视差附近的小范围内进行,从而大大降低了计算复杂度.根据视差参考方式的不同,设计了三种实现方案.实验结果表明,采用双向视差参考方案插值生成的光线空间片不但信噪比高、绘制视点图像主客观质量较高,而且插值与绘制速度也有了明显提高.     

防空导弹自动驾驶仪测试性建模研究与应用

为了得到防空导弹自动驾驶仪的故障检测与诊断策略,减少自动驾驶仪的测试费用,建立了自动驾驶仪的测试性模型并进行分析,解决了建模的难点。通过多层抽象混合推理故障建模方法推导了自动驾驶仪结构与测试点之间的关系,根据测试点的特征和自动驾驶仪工作原理建立信息流模型,在此基础上,利用故障与测试间的相关性矩阵来描述测试性模型。基于此模型设计了诊断策略构建方法。实际应用表明,建立测试性模型的方法完全正确,通过模型能够构建有效的检测与诊断策略,缩短测试时间。     

Distribution of return intervals of extreme events

The distribution of return intervals of extreme events is studied in time series characterized by finite-term correlations with non-exponential decay. Precisely, it has been analyzed the statistics of the return intervals of extreme values of the resistance fluctuations displayed by resistors with granular structure in nonequilibrium stationary states. The resistance fluctuations are calculated by Monte Carlo simulations using a resistor network approach. It has been found that for highly disordered networks, when the auto-correlation function displays a non-exponential and non-power-law decay, the distribution of return intervals of the extreme values is a stretched exponential, with exponent independent of the threshold.     

Trend of extreme precipitation events over China in last 40 years

Using the daily precipitation data of 740 stations in China from 1960 to 2000, the analysis on the variations and distributions of the frequency and the percentage of extreme precipitation to the annual rainfall have been performed in this paper. Results indicate that the percentage of heavy rains （above 25mm/day） in the annual rainfall has increased, while on average the day number of heavy rains has slightly reduced during the past 40 years. In the end of 1970s and the beginning of 1980s, both the number of days with extreme precipitation and the percentage of extreme precipitation abruptly changed over China, especially in the northern China. By moving t test, the abrupt change year of extreme precipitation for each station and its spatial distribution over the whole country are also obtained. The abrupt change years concentrated in 1978-1982 for most regions of northern China while occurred at various stations in southern China in greatly different/diverse years. Besides the abrupt change years of extreme precipitation at part stations of Northwest China happened about 5 years later in comparison with that of the country＇s average.     

Long-range correlation analysis of urban traffic data

<正>This paper investigates urban traffic data by analysing the long-range correlation with detrended fluctuation analysis.Through a large number of real data collected by the travel time detection system in Beijing,the variation of flow in different time periods and intersections is studied.According to the long-range correlation in different time scales, it mainly discusses the effect of intersection location in road net,people activity customs and special traffic controls on urban traffic flow.As demonstrated by the obtained results,the urban traffic flow represents three-phase characters similar to highway traffic.Moreover,compared by the two groups of data obtained before and after the special traffic restrictions(vehicles with special numbered plates only run in a special workday) enforcement,it indicates that the rules not only reduce the flow but also avoid irregular fluctuation.     

A simple study of the correlation effects in the superposition of waves of electric fields: The emergence of extreme events

In this paper, we study the effects of correlated random phases in the intensity of a superposition of N wavefields. Our results suggest that regardless of whether the phase distribution is continuous or discrete if they are random correlated variables, we will observe a denser tail distribution and the emergence of extreme events (amplitudes 30-40 times larger than their average) as the phases correlation increase. Recent results in the literature discuss the role of phase correlations on the emergence of rogue waves both in linear and nonlinear systems, but the mechanisms to generate them are not always straightforward. We show here a simple way to correlate the wavefield that makes it clear that rogue waves or denser tails appear mainly due to wave correlations instead of any particular system property.     

全球变暖对中国极端暖月事件的潜在影响

利用极值理论（extreme value theory, EVT）中的广义帕雷托分布（generalized Pareto distribution, GPD）,结合空间参数估计方案研究了中国1960—2007年740站的月平均温度距平中极端暖月事件（extreme warm month events,EWME）的空间分布特征,给出了历史上典型EWME的重现时间估计,重点分析了区域气候变暖作为强迫因子对EWME分布的潜在影响.分析表明：1）中国EWME的性质的空间分布差异较大,青藏高原西部、中国西南地区、 关键词： 极端气候事件 帕雷托分布 全球变暖     

计算机网络的长程相关特性

针对一种计算机网络模型，利用节点排队长度累计量的均方涨落函数，研究了网络节点在时间上的长程相关特性.结果表明，随着负载的增加，网络节点数据包排队长度在时间上由自由流状态的不相关或短程相关逐渐演变为临界和拥塞时的长程相关，关联范围逐渐增大，长程关联特性开始显现.在自由流状态时，节点的不相关或短程相关，并且有一致的数值为0.5的幂指数这一典型特征.而在临界状态时，节点数据包排队长度长程相关，有大于0.5的幂指数为特征.并且随网络规模的增大，节点间的群体作用逐渐显著，幂指数呈下降趋势. 关键词： 计算机网络 相变 长程相关 幂律     

利用中值检测方法研究近50年中国极端气温变化趋势

利用中国194个站点1957—2001年的逐日温度观测资料和月平均温度资料,分别采用中值和均值两种极端事件检测方法,检测并比较了中国极端高温事件和极端低温事件的变化趋势和空间分布特征.检测表明,年均极端高温的次数在近50年中趋于上升,而年均极端低温的次数有所减少,这与目前观测结果一致,符合全球变暖的特点.在空间分布上,除西南地区部分站点外,近50年中国大部分地区极端低温事件的年均发生次数趋于减少,而极端高温事件发生频率的变化则呈现出东南沿海地区减少、西北内陆地区增加的分布特点. 关键词： 极端事件 全球增暖 变化趋势 中值