界壳论视野下的天气可预报性

界壳为处在系统外围能卫护系统且与环境进行交换的中介体,它是系统的一部分又和环境相毗邻,因此界壳通常被定义在空间维上.在本文中则从时间维来探讨界壳,基于集合论来论证时间界壳,并由此来阐明天气预报中的初始时刻、预报时段;藉此定义了可预报度,给出了相应的计算公式,并进行了实际计算.所得结果是饶有兴趣的,并与已有的关于天气可预报性的研究结果进行了比较。最令人感兴趣的是天气可预报性竟体现了黄金分割率0.618.     

基于深度置信网络的影响广西热带气旋年频数预测方法研究

以气候系统监测指数集、NCEP/NCAR高度场和海温场逐月再分析资料为基础,将影响广西的热带气旋年频数作为预报量,先利用随机森林方法通过计算袋外数据误差判断特征变量重要性的能力,进行随机森林算法(Random Forest,RF)的热带气旋年频数预报因子重要度的分析,再进一步采用由多层无监督学习的受限玻尔兹曼机和一层有监督学习的BP网络构成的深度置信网络(Deep Belief Networks,DBN),建立了基于非线性深度学习的热带气旋年频数预测模型.在预报因子、预报建模样本及独立预报样本相同的情况下,分别采用这种深度学习预测建模方法和逐步回归方法对影响广西的热带气旋年频数进行了预报试验.结果表明,采用这种基于随机森林算法的深度置信网络预测建模分析方法,对10年(2009年-2018年)独立预报样本的预报结果比逐步回归预测模型具有更高的预测精度,其预测平均绝对误差为1.30个,而逐步回归方法的预报平均绝对误差为2.05个;在预测评分上,新模型的预测评分为83.33分,高于逐步回归方法的预测评分73.68分.进一步地,应用新模型对2019-2020年热带气旋年频数进行实际业务预测也获...     

中纬度大气长波发展及其对下游影响的分析

研究大尺度天气系统的发展,有助于了解天气变化的规律,并对天气的分析和预报有一定的帮助。地转风平衡不断的破坏和不断的建立的对立统一,促使大尺度天气形势的变化和发展。由于可变平流的变化将产生非地转风,它必然要引起适应过程向地转风平衡调整,调整结果就是适应变化。当温度槽落后于气压槽,且水平尺度L>L₀时,正压适应变化将使天气系统正压部分加强,斜压适应变化使斜压部分加强。天气系统的不稳定发展就是在正、斜压加强的相互激发过程中发展的,它不仅表现在天气系统内部,还可以向下游传播。     

二次系统极限环的唯一性

本文综述二次系统极限环的唯一性的一些研究方法和结果,其中有些结果是第一次发表的.全文分3节.§1研究的方法;§2关于叶彦谦分类的一些结果;§3一些特殊类型的研究.     

青藏高原东南部低涡的初步模拟实验

青藏高原东南部低涡,是中国西南地区的低压天气系统,它的发展和移动常引起下游地区的大暴雨,对中国东部地区影响较大。本文试用流体转盘模拟实验方法研究了青藏高原东南部的低涡,实验表明,青藏高原地形对西风流场有巨大的阻挡与扰动作用,造成高原附近具有显著特征的槽脊系统,在高原西部上空产生反气旋性流场,在高原的东南部尾流中产生气旋性流场。同时,整个高原作为热源,特别是高原东南部对大气的热力作用,和横断山脉的动力摩擦作用,使得高原东南部最容易产生低压涡旋。而高空急流的位置对低涡的移动和发展关系也很密切,涡旋沿急流方向移动,并从急流基本流场中取得能量,使涡旋维持和发展,此外,对从高原西部向东移的涡旋也进行了模拟试验。     

用海温场、高空场、地面要素预报汛雨量三段筛选的多元分析方法

天津市的汛期(6—9月)降水占全年降水的82%,因此作好汛雨量的长期预报(特别是旱涝预报)有着十分重要的意义.以往的长期天气预报基本上局限在使用单站地面气象要素来预报单站的天气,长期使用后深感有它的不足之处.特别是随着天津市地域的扩大,要预报较大范围的旱涝趋势,这种用地面单站要素作预报的缺陷就更为突出.     

数理统计在长期天气预报中的应用

用数理统计的方法预报长期天气仍是。目前气象台站常用的方法.在统计中,我们要不断地与数据、变量打交道.如何选择相关系数高,物理意义明确的变量组建方程,预报因子(变量)与预报量之间的时空尺度如何,统计中所用样本是否越长越好,是否存在一个最佳样本,这些问题是预报人员时时考虑的.本文就我们工作实践,谈点看法。 一、相关系数的分析与逐步回归方程的建立: 相关分析是气象预报业务的重要基础之一,相关系数的计算是指示预报因子与预报量关系的有力手段,相关普查是建立数学模型的基础,也是处理各种预报量与预报因子关系的因子库,为了提高长…     

分类加法计数原理与分步乘法计数原理(教学设计)

一、教材分析 1教材的地位与作用 本节课教学内容是《分类加法计数原理与分步乘法计数原理》,是人数A版数学选修2-3第一章第一节内容.这两个原理是本章的重点基础知识,一方面它为后面学习排列、组合、随机变量的概率等内容提供了思想和理论依据,是学习排列组合e的基础;另一方面它的结论与其基本思想方法在解决本章应用问题时有许多直接应用,因此,它理应成为我们重点把握的教学内容.     

非线性优化方法在大气和海洋科学数值研究中的若干应用

控制大气和海洋运动的模式是复杂的非线性模式,在考虑到线性奇异向量和线性奇异值只能描述切线性模式有效时段内小扰动发展的情况下,介绍了作者们近年来用非线性优化方法数值研究大气和海洋科学的有关工作,其中包括非线性奇异向量和非线性奇异值、条件非线性最优扰动、以及它们在数值天气和气候可预报性研究中的应用．结果表明,上述非线性优化方法在很大程度上揭示了大气和海洋运动的非线性特征;此外,对可预报性问题的新分类也做了详细介绍,即最大可预报时间、最大预报误差和最大允许初始误差A·D2这种分类的应用背景是针对数值天气预报和气候预测产品的评价;最后,讨论了数值模式敏感性分析的非线性优化方法,该方法在一定条件下可以定量识别模式误差和初始误差,量化判断数值模式的模拟能力．     

推理统计模型

一、引言 我们常常用数理统计方法(如回归、判别等)来预测未来天气,但在应用中发现,有些预报量并非遵循某种分布(如正态分布),预报量的样本长度受因子场的长短所限制,尤其随现代科学技术的迅猛发展,不断提供新的预报信息,但由于其年代短,难于应用;不同长度的因子难于被方程同时引进;有些预报量纯属小概率事件.以上种种,利用常规的统计方法是难于得到园满解决,本文针对这些问题,用推理统计模型,建立预报方案,在长期预报等方面业务应用中,颇著成效. 二、推理统计模型概述 人工智能( AI)技术问世以来,作为其分支的专家系统( ES)发展发展十分…     

春季平均气温的多层递阶长期预报

本文以D.G.Lainiotis在估计理论方面的工作为理论依据（文献[1]），运用文献[2][4][5]中给出的方法，扼要介绍了一种高精度自适应预报－－多层递阶预报在春季平均气温长期预报上的应用。它克服了通常方法中因固定参数模型所造成较大误差的缺陷，在预报中充分考虑到系统的时变特性，将预报问题分害成对系统的时变参数预报及对系统的状态（输出）预报两部分。文章利用了黑龙江省某地区1961－1989年二十九年的春季平均气温的历史资料，对1990－2010年二十一个年份的春季平均气温进行了长期预报。这一测试结果表明这一方法比其它方法更准确。     

大尺度数值天气预报

<正> 自本世纪五十年代以来,大气科学有了蓬勃的发展,已经初步形成了一门近代科学.在这三十多年中,作为大气科学发展的一个重要成果,建立在数学物理方法基础上的“数值天气预报”在世界上获得了广泛的应用. 数值天气预报的研究对象是天气系统的演变过程,它的理论基础是大气动力学,数学     

拟凸函数与切比晓夫逼近

木文第一节给出拟凸函数和显拟凸函数(explicitly quasiconvex functions)的一个新的特征;同时引进一种新的凸性——我们称它为强伪凸性,并给出它的若干重要性质.第二节讨论第一节的结果在最佳一致逼近中的应用,建立了交错定理、唯一性定理和强唯一性定理.     

情境激趣 巧妙设问 活动探究 反思提升——《数列的概念及表示》的教学设计评析

数列是刻画离散现象的数学模型,数列一章以现实问题为背景,体现了“现实问题情境——建立数学模型——解决实际问题”的过程.《数列的概念及表示》是数列第一课,主要教学目的是通过本节课的教学使学生了解数列的概念及其表示方法,了解数列的分类,了解数列和函数之间的关系;理解数列通项公式的有关概念,并会用通项公式写出数列的任意一项;对于比较简单的数列,会根据其前几项写出它的通项公式.为了调动学生的学习积极性,本课设计了有趣的故事情境.为了使学生能够轻松地掌握看似零碎的概念,本节课通过提供大量的实例,让学生观察、思考、自主探究、并感悟概念的实质.整节课以问题链的形式展开,通过巧妙设问,引发学生思考,通过反思、提炼达到巩固知识的目的;学生探究性学习活动贯穿整个解决问题的始终.本文主要从三方面结合教学设计来谈谈对《数列的概念及表示》的教学实施过程的一些认识.     

分类讨论谨防遗漏和重复

分类讨论是数学中重要的思想方法,对问题中的各种情况加以分类,逐类求解,有利于“化整为零,各个击破,”能够有效地预防遗漏和重复. 例1 一天的课表有六节课,其中上午4节,下午2节,要排语文、数学、外语、物理、体育、地理六节课.要求上午第一节不排体育,数学必须排上午,共有多少种不同的排课方法?     

最小多项式矩阵与线性多变量系统(Ⅱ)

本文之(Ⅰ)[8]是关于最小多项式矩阵的理论;其(Ⅱ)是关于这一理论在线性多变量系统中的应用.在本部分的第一节中,我们利用(Ⅰ)中的理论,详细地讨论线性多变量系统输入问题的一些结果.在第二节中,利用对偶性,我们给出行n.p.m.及行生成组等概念,并讨论线性多变量系统输出问题的某些结果.在第三节中.我们讨论化状态空间型为多项式矩阵型的方法.在第四节中,我们讨论这一问题的反问题,即化多项式矩阵型为状态空间型的问题.为说明这些理论和方法,我们给出一些有趣的例子.     

西北太平洋热带气旋源地、强度及其关联性的统计研究

该研究使用方差分析、非参数检验等推断统计方法,对1949-2008年西北太平洋2029个热带气旋(TC)资料的气候特征进行统计分析。结果表明:(1)82.65%的热带气旋产生在纬度5°～25°N和经度110°～160°E区域中;其中14°～19°N、115°～120°E的区域(5°×5°面积)是热带气旋生成最多区域,其位于南中国海东北部、吕宋岛西侧的狭小海面。(2)西北太平洋热带气旋源地的季节变化:1-4月较偏南偏东,产生范围相对集中;5-6月源地中心向北变化;7-9月产生的热带气旋不仅频数多而且分布范围广;10-12月份源地的中心则向南转移。(3)热带气旋强度随季节变化,冬季1月,2月气旋强度最弱、春、夏气旋强度强于冬季,春夏季节内强度无显著变化、秋季台风最强。(4)统计显示,近60年来,热带气旋强度随生成源地纬度偏南而增强,随源地经度偏东增强,经度比纬度的影响更为显著;但是源地的经、纬度与热带气旋强度呈一定的交互影响。该研究是首次将方差分析、非参数检验等推断统计方法应用于热带气旋气候特征研究,提高了对西北太平洋热带气旋源地、强度及其关联性的认识。     

化归原则及其分类

在现代数学研究的公理化方法、模型方法结构方法等各种方法中,化归是一种基本的方法,由于它的思想深刻、方法多样、具有广泛的普适性,因此成为方法论中重要的方法原则之一.本文拟论述化归原則及其与规范化的关系,并对它的结构特征、思想方法和分类层次进行探讨. 一、化归原则与规范化化归方法,是通过数学内部的联系和矛盾     

热带气旋登陆概率的Logistic模拟

本研究采用1949--2008年近60年的热带气旋资料,对热带气旋源地分布与登陆概率进行了描述统计以及相关分析;并在此基础上建立Logistic模型,模拟热带气旋的登陆概率。结果显示:(1)西北太平洋热带气旋源地分布和登陆气旋的源地分布存在显著差异。0°-10°N纬度带登陆频数与生成频数比偏低,纬度带10°-15°N则两者具有一致性,而15°N以北登陆频数比偏高。经度的分布上135°E以西偏高,135°E以东偏低。(2)热带气旋登陆概率与源地存在显著相关关系。以西北太平洋热带气旋源地做5°×5°的经纬度分类,源地愈偏东登陆概率愈小,而TC源地纬度变化对其登陆概率的影响不如经度变化显著,但是随纬度偏北略为增加。(3)Logistic模型对影响和登陆我国的热带气旋拟合表明,经度带由西向东4个生成TC频数较多的典型海区,即南海中北部海面、菲律宾群岛以东和琉球群岛附近海面、马里亚纳群岛附近海面、马绍尔群岛附近海面的登陆概率逐渐减低。本文首次将非参数检验、Logistic概率回归模型等统计方法应用于热带气旋气候特征研究,提高了对西北太平洋热带气旋源地与其登陆关联性的统计规律性认识。     

岛屿地形对极地低压和热带气旋发展的线性理论模型和观测资料分析

基于轴对称和热成风平衡系统,研究了柱坐标系中的线性涡旋动力学方程组的初值问题,分析了岛屿地形对极地低压和热带气旋类涡旋的影响,同时分析了感热和潜热,摩擦和地形在极地低压和热带气旋类涡旋的强度和结构演变中的作用.通过对地形影响下的流体运动的径向和法向速度,以及垂直速度和流体运动的不稳定增长率的分析指出,流动和地形的相互作用对极地低压和热带气旋类系统的强度和结构演变起着非常重要的作用. 在岛屿山脉地形的迎风坡上,地形强迫的径向入流气流和垂直上升运动有利于极地低压和热带气旋类涡旋的加强和发展,有利于加强流体的不稳定增长率.但是,在山脉地形的背风侧,地形强迫的径向入流气流和垂直下沉运动,有利于极地低压和热带气旋类涡旋的减弱和消亡,有利于减弱流体的不稳定增长率.同时,基于气象观测资料分析了2003年12月19日发生在日本海上的一次极地低压生消和演变过程,所得到的观测事实和理论分析具有较好的一致性,并在此基础上讨论了极地低压和台风涡旋,斜压背风涡旋和斜压锢囚涡旋的生消机制和演变特征的异同.