熵、巨势与开放的近平衡系统热力学第二定律的两种表现形式

从分析局域平衡理论框架内封闭热力学系统之熵产生与特性函数变率的关系入手，阐明了非平衡态的热力学特征，即非负耗散强度及非平衡线性区向最小耗散态演化的趋势，实际上是分别体现在热力学势的一阶及二阶变率层次上的状态演化方向。同时，提出了以巨势为基础的开放非平衡系热力学第二定律的表述形式，论证了在近平衡区与最小熵产生原理的等价关系。     

熵,巨势与开放的近平衡系统热力学第二定律的两种表…

从分析局域平衡理论框架内封闭热力学系统之熵产生与特性函数变率的关系入手，阐明了非平衡态的热力学特征，即非负耗散强度及非平衡线性区向最小耗散态演化的趋势，实际上是分别体现在热力学势的一阶及二阶变率层次上的状态演化方向。同时，提出了以巨势为基础的开放非平衡系热力学第二定律的表述形式，论证了在近平衡区与最小熵产生原理的等价关系。     

二阶伴随模型的构造

将Lagrange乘子法引入二阶伴随模型的构造,将正模型和一阶伴随模型构建到一个目标函数中,通过对目标函数取一阶变分直接得到了二阶伴随方程,简化了二阶伴随模型的构造.对Lagrange乘子法构造一阶、二阶伴随模型的过程进行了讨论,并以非线性浅水波方程为例,利用Lagrange乘子法对一阶和二阶伴随模型进行了推导.     

应用平衡截断的模型降阶

将高阶系统降为低阶系统研究是控制理论的一个基本方法,平衡截断方法是一维系统降阶的有效方法.受一维降阶方法的启发,研究了二阶线性时不变系统的降阶方法.简单的介绍了一维能控性、能观性、Gramian矩阵和一阶系统的平衡截断方法和基本思想.通过分析二阶系统和一阶系统之间的关系,定义了二阶能控性和能观性Gramian矩阵,将一阶平衡截断的方法应用到了二阶系统.在保持二阶系统结构的前提下构造一个维系统,将著名的平衡截断技巧应用于本文定义的二阶Gramians矩阵,对二阶模型进行降解.同时给出了两种降阶算法并证明这种算法是保持二阶结构的.     

非对称结构的实频率的高阶灵敏度分析

针对非对称结构系统,利用实模态的一阶及二阶灵敏度系数控制方程的相容性,分别求出了非对称结构系统的实频率的一阶及二阶灵敏度。首先提出了一种新的实模态正交规范化方法,其次利用这种正交规范化关系解耦了一阶及二阶灵敏度系数的控制方程,从而获得了实频率的一阶灵敏度,实模态的一阶灵敏度及实频率的二阶灵敏度。由于这一求解过程具有通用性,更高阶的实频率灵敏度算法可依此类推。最后对数值算例的结果进行分析表明了本文算法的正确性及有效性。     

具有非单调项的二阶微分方程的振动准则

主要利用降阶法,得到具有非单调项的二阶微分方程振动的充分条件.首先根据降阶法及相关的不等式知识,将带有非单调项的二阶微分方程转变为一阶微分方程.之后运用具有非单调项的一阶微分方程已知的相关结果,得到了二阶微分方程的振动准则,改进了以往的二阶微分方程解的振动结果.最后通过例题说明所得结论的可应用性.     

关于一类二阶线性微分方程亚纯解及其导数的不动点

该文提出了一类新型的亚纯函数系数的二阶线性微分方程,研究了其亚纯解及其一阶和二阶导数l的不动点及超级问题,得到了有关复域微分方程亚纯解及其一阶和二阶导数的不动点性质.     

Legendre-Gauss-Lobatto节点的一个注记

以Legendre-Gauss-Lobatto点为节点的Lagrange插值基函数,构造N阶插值多项式P_N(x)。对P_N(x)分别求一阶和二阶导数,得到一阶和二阶微分矩阵。利用Legendre-Gauss-Lobatto点的性质导出一阶和二阶微分矩阵的关系,由此可利用Lagrange插值多项式数值求解微分方程。     

变时间分数阶反应扩散方程的数值分析

考虑时变分数阶反应扩散方程的数值逼近问题。采用分段线性插值法结合对一阶时间导数的一个二阶近似离散Coimbra时变分数阶导数,用中心差分离散二阶空间分数阶导数通过数值例子验证了提出的数值方法,说明了数值方法的有效性。     

一类变时间分数阶含源项非定常奇异摄动对流扩散方程的数值分析

考虑了变时间分数阶含源项非定常奇异摄动对流扩散方程的数值逼近问题.首先采用分段线性插值法,结合对一阶时间导数的一个二阶近似离散Coimbra变时间分数阶导数,然后用中心差分离散一阶空间分数阶导数和二阶空间分数阶导数,最后用数值例子验证了提出的数值方法,说明了数值方法的有效性.     

人体热舒适客观评价指标

在人体、动物实验基础上,对有可能作为人体热舒适客观评价指标的重要生理参数进行探讨.人体热反应实验在人工气候室内进行,对不同环境温度下受试者的生理参数和主观感觉同时进行测量.研究结果表明:受自主性体温调节活动影响的生理参数如人体皮肤温度、心率变异性、新陈代谢率、脑电波、肌电、排汗率与人体热舒适具有较好的生理相关性,并且在人体处于热舒适与不舒适状态时差异显著,具备作为人体热舒适客观评价指标的生理基础;平均皮肤温度反映热舒适程度的灵敏性较高,具备较高的可靠性,而且其测量与计算较为简单,可作为一个有效的客观指标来评价稳态热环境下的人体热舒适程度.     

Changes in fossil-fuel carbon emissions in response to interannual and interdecadal temperature variability

Relationships on interannual and interdecadal timescales among global mean air temperature,CO2 concentrations and fossil-fuel carbon emissions in four major developed countries (the United States,the United Kingdom,France,and Germany) were analyzed.On an interannual timescale,the United States fossil-fuel carbon emissions tend to increase during cold winters and decrease during warm winters,which is opposite to the situation in summer.On an interdecadal timescale,cold (warm) periods both in the United States and globally agree with high (low) periods of fossil-fuel carbon emissions,with the temperature variability leading by 5–7 years.The leading correlation on the interdecadal timescale and the asymmetry in seasonal correlation on the interannual timescale indicate that temperature variability is a possible cause of changes in fossil-fuel carbon emissions.     

Record-breaking SST over mid-North Atlantic and extreme high temperature over the Jianghuai–Jiangnan region of China in 2013

In July 2013, the Jianghuai–Jiangnan region of China experienced a persistent extreme high temperature,and the surface air temperature(SAT) over many areas of the region set a new record, which had a profound impact on people's lives. This study explored the possible mechanism for this extreme climate phenomenon. The results show that the sea surface temperature(SST) over the midNorth Atlantic in July 2013 was the warmest observed over the past 160 years. The strong anomaly of the SST connects to the East Asian upper level westerly and western Pacific subtropical high(WPSH) via the teleconnection wave train and further contributes to the SAT variability over the Jianghuai–Jiangnan region; this connection could be one possible mechanism for the formation of the recordbreaking extreme hot event(EHE) over the Jianghuai–Jiangnan region in July 2013. In addition, for the EHE over the Jianghuai–Jiangnan region, the role of the WPSH was generally emphasised. This study found that the variability of the upper level westerly over the Jianghuai–Jiangnan region is also an important climate factor impacting the SAT of the region. In particular, the record-breaking weakness of the upper level westerly corresponded to the record-breaking SAT over the Jianghuai–Jiangnan region in July 2013. These results indicate that the role of the upper level westerly should be emphasised in addition to the WPSH, according to both the variability in the summer air temperature and the EHE over the Jianghuai–Jiangnan region.     

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

利用1957-2001年冬季的北极海冰资料、中国160站气温资料以及NCEP再分析的大气环流资料分析了冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系.过去44年来,北极海冰面积总体上具有减小趋势(鄂霍次克海是例外,那里海冰面积有增加趋势),相应地北极涛动趋于增强,我国大部分地区趋于增暖.叠加这种趋势变化之上的是年际变化.在年际时间尺度上,冬季海冰变化的主要空间型表现为格陵兰海和白令海的海冰异常总是和鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常符号相反,并且与500 hPa高度场上的EU和WP型遥相关对应.当冬季格陵兰海和白令海的海冰异常偏少,而鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常偏多时,西伯利亚高压和阿留申低压都偏弱,冬季风减弱,东亚西风增强,我国冬季大部分地区温度升高;反之亦然.     

年际和年代际气候变化的全球时空特征比较

5利用1950－1998年全球海洋同化分析资料和全球大气再分析资料，分析比较了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征。结果表明：1）全球上层海洋年际变化主要为位于热带太平洋的ENSO模态，年代际变化最显区域中纬度海洋、赤道外热带东太平洋和大西洋及南半球高纬度区域；2）全球大气年际和年代际变化均主要位于中高纬地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生在热带海洋的上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前主要表现为大气内部（浑沌）变化，而后主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在20世纪70年代均一致性地经历了一次跃变，其结果导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸及非洲西海岸等海域海表温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部地区和格陵兰岛气温具有变冷趋势，而中纬度北太平洋和南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

How would global-mean temperature change in the 21st century?

The time series of HadCRUT3 global-mean surface air temperature (GSAT) anomaly, Pacific decadal oscillation (PDO) index, and the equatorial Pacific sea surface temperature (SST) were utilized, and their long-term trends and multiple time-scale periodic oscillations were explored in this study. A long-term trend with a warming rate about 0.44°C /century during 1850–2008, two cool floors occurred respectively around 1910 and during 1950–1970, and three warm flats happened in the 1870s, 1940s and since the year 1998 were found in the GSAT. In this duration, the variability of GSAT can be well reconstructed by the quasi-21-year, the quasi-65-year, and century-scale oscillations. The recent decadal warm flat is caused by their positive phase overlapping from these three oscillations. The maximum rising temperature reached 0.26°C was simulated in 2004 by the three oscillations. The quasi-21-year and the quasi-65-year oscillations were possibly caused by solar radiation and internal variability of the ocean-atmosphere system. Therefore, an outlook of GSAT for the 21st century was made based on the long-term trend and these three oscillations. It was expected that a cool floor and a warm flat of the GSAT would appear in the 2030s and 2060s, respectively. However, the highest warming range is predicted about 0.6°C, it is less than the threshold 2°C and IPCC projection.     

基于信息熵的武汉市近110年气温变化特征研究

利用1906-2015年武汉市逐月平均气温数据,采用Shannon熵、Renyi熵和Tsallis熵等方法分析了不同时间尺度下武汉市气温的变化特征;利用边际熵分析了月时间尺度气温变化特征,季节年代分配熵和年份年代分配熵分析气温年代(10a)的季节和年际变化特征.结果表明:(1)武汉市近110a2月的月均温最稳定,变异性最小;5月的月均温最不稳定,变异性最大.(2)武汉市近110a夏季均温在8个年代稳定性最差,变异性最大;春季均温在3个年代稳定性最差,变异性最大,5个年代稳定性最好,变异性最小.(3)武汉市近110a的年均温变异性呈周期性变化,变化周期为30年,未来10a武汉市年均温将趋于稳定.     

基于数据挖掘的天气因素研究——以吉安县为例

影响天气的因素有降雨量、气压、气温、风速及风向等,研究天气影响因素对人们的生产生活有一定的指导作用。本研究提出使用数据挖掘技术探究天气因素之间的相关性。使用K-S检验方法对数据进行正态性检验,使用Pearson相关系数,对天气逐日数据降雨量、气压、气温、风速进行相关性检验,使用Eta相关系数对天气逐日数据降雨量、气压、气温、风速与风向进行相关性检验,使用一元线性回归对天气因素气压和气温进行分析。在中国气象网站的吉安县1980-2019年天气数据上进行实验,实验结果表明：数据集中各数据项不服从正态性分布,天气当中的气压与气温具有强负关联线性关系,风向类型与气压、气温有强关联关系。     

中国天文气象条件的时变特征

采用全国地面气象站1951～2008年的气象资料年值和月值数据集,系统分析云量、气温、湿度、风速、水汽压和降水量等天文选址气象要素气候态的长年变化、季节变化和日变化特征．根据对全国天文气候的区域划分,挑选出21个地区代表台站．统计比较各气象要素变化特征,总结出各地区天文气象条件的时变特性,进一步论证其地域分布特征,从而为进行地基望远镜建设的全国范围选址调查提供可靠的基础数据.     

生理参数对不同室内环境的敏感性分析

摘要： 观察了室内环境参数（温度、相对湿度、新风量、噪声和照度）改变时心电、血氧饱和度、指尖血流量、皮肤电和呼吸率等生理参数的变化,分析了各生理参数对不同室内环境参数的敏感性.结果表明：对于声环境,可以考虑将心率变异性、指尖血流量和呼吸率结合作为指标;对于热湿环境,可选取心率变异性和血氧饱和度作为指标;对新风量发生变化的环境,可选取呼吸率作为指标;对光环境,可将指尖血流量和皮肤电导结合作为指标.