集合预报初始扰动产生的一个新方法: 条件非线性最优扰动

在不考虑模式误差的情况下, 用正压准地转模式探讨了条件非线性最优扰动(奇异向量在非线性框架下的推广)在集合预报中的可能应用. 奇异向量和条件非线性最优扰动被用来产生集合预报试验的初始扰动. 对14 d的预报结果作了比较, 发现用条件非线性最优扰动代替第一奇异向量的集合预报技巧在中期预报范围(6~14 d)明显高于奇异向量法. 该结论是在分析误差为快速增长扰动的条件下得到 的, 即分析误差的非线性发展在预报后期快于奇异向量的非线性发展, 不依赖于分析误差的大小. 通过相似指数和经验正交函数分析, 解释了为什么用新方法产生的集合预报技巧优于奇异向量法.     

简讯

第三届全国非平衡统计物理学术会议1982年11月2日至8日在昆明举行.会上报告论文68篇,交流论文60篇.论文及报告涉及非线性系统的分岔与混乱,非平衡系统的对称性问题,动力学系统的“湍流”与“奇异吸引子”等.与会者注意到,今后还应开展其     

基于分形的心电信号复杂度及其非线性动力学机制

体表心电图(electrocardiogram, ECG)信号是典型的非平稳谐和变频信号,属于非线性信号.传统的线性分析方法并不能很好地揭示ECG信号非线性本质.本研究采用多重分形理论,研究了大量样本同步十二导联心电图信号的奇异谱面积,经方差分析(analysis of variance, ANOVA)检验,该参数对所研究人群各导联均统计可分.结果显示,健康年轻人(healthy young, HY)十二导联ECG信号奇异谱面积的算术均值最大、离散度最小,而心梗(myocardial infraction, MI)患者十二导联ECG信号奇异谱面积算术均值最小、离散度最大,其他人群如心肌缺血(ischemia)患者、健康老年人(healthy old, HO)这两个值均处于中等大小水平.表明随着病变程度加深,心脏组织类分形结构受损或者发生结构改变,导致心电系统非线性动力学复杂程度降低,同时增加了心电信号传播的不规则性和各向异性.另外研究发现, ECG信号奇异谱面积在一定程度上反映了人体自主神经控制的强弱.随着年龄增长,奇异谱面积的十二导联均值逐渐减小,提示自主神经的自律控制功能逐渐减弱; ECG信号非线性复杂性下降,由多重分形趋向单重分形,意味着个体适应能力的降低.     

ENSO可预报性研究的一个新方法:条件非线性最优扰动

首先给出了条件非线性最优扰动的概念; 其次, 采用简单的ENSO海-气耦合模式, 通过比较条件非线性最优扰动和线性奇异向量的异同, 揭示出在气候可预报性研究中考察误差增长应该使用非线性模式; 然后, 使用条件非线性最优扰动, 初步研究了该ENSO模式的“春季预报障碍”问题.     

K_(4-x)K_2Nb_8(Nb,Cu)_2Nb_(0.4)O_(30-y)晶体结构的测定

铌酸钾是一种优良的非线性光学材料,它在光倍频、光调制的技术应用中占有重要位置。它实际上是一种铌的复杂氧化物,化学分子式为K_2Nb_8O_(21)的晶体的X射线粉晶衍射曾被Whiston等研究过。滕晨明等研究了化学分子式为K_6Nb_944)O_(113)的化合物的晶胞参数,还对K_2Nb_8O_(21)的黄色透明晶体进行了电子衍射及点阵象研究。Wood等及范得培等曾就     

非线性光学配合物的化学研究

从化学角度出发,在分子水平上研究和探索新型分子基非线性光学材料是一个新的研究领域。总结了近年来在新型二阶,三阶极化率和光限制等非线性光学配合物的化学研究方面所取得的进展。     

含杂等离子体中的非线性Langmuir波

非线性Langmuir波在激光聚变、空间等离子体相干结构以及等离子体湍流过程中占有十分重要的地位,它的研究一直受到人们的普遍关注,1972年Zakharov等人研究了非磁化等离子体中Langmuir波与离子声波的非线性耦合,导出了著名的Zakharov方程,1982年Rao等人在更一般条件下得到了Langmuir波缓变振幅与低频静电密度扰动的非线性耦合方程级,并采用小参量展开法,求出包络孤立子解,近年来     

重力波对中层顶区O_3及OH分布的影响

利用考虑了光化-动力耦合的重力波模式就重力波对大气化学成分分布的影响进行了计算, 着重研究了重力波通过非线性化学反应对大气化学成分分布的影响这一新的机制, 以O3和OH为例进行了计算. 研究表明, 重力波在传播过程中主要通过非线性化学反应引起中层顶区大气化学成分分布的变化, 其贡献可以超过湍流扩散和重力波引起的非线性输运.     

退化和奇异抛物型方程差分解的收敛性

渗流方程u_t=f(u)_(xx)由于扩散系数有零点,其解可以不光滑。当f'(u)是退化或奇异时,文献[1]给出差分解收敛性证明,同时证明微分方程解的存在性。本文用类似的方法,在估计中作了改进,研究另一种退化或奇异非线性抛物型方程     

从准周期运动到混沌的过渡

近年来,人们试图把非线性系统中的内在随机性和湍流的发生机制联系起来,提出各种走向湍流的“道路,研究得较透彻的是倍周期分岔和阵发混沌道路,而从准周期到混沌的过渡如何在微分方程描述的系统中实现,则所知甚少。由于对强迫布鲁塞尔振子参数空间     

重力波对中层顶区O3及OH分布的影响

利用考虑了光化-动力耦合的重力波模式就重力波对大气化学成分分布的影响进行了计算,着重研究了重力波通过非性性化学反应对大气化学成分分布的影响这一新的机制,以O3和OH为例进行了计算。研究表明,重力波在传播过程中主要通过非线性化学反应引起中层顶区大气化学成分分布的变化,其贡献可能超过湍流扩散和重力波引起的非线性输运。     

可控活化热氛围燃烧器非标协流特性的试验研究

湍流和燃烧都是非常复杂的过程, 两者间的非线性耦合更使问题的困难程度大大增加, 因此湍流燃烧是当今工程研究领域中最复杂的研究课题之一. 建立了一种用于研究湍流燃烧基础研究的新近发展起来的一种新型试验装置——可控活化热氛围燃烧器, 并研究分析了其非标协流的可控活化热氛围特性. 研究结果显示: 非标协流可以提供协流温度范围为700~1500 K、协流氧气摩尔百分比为0~21%的宽广的可控活化热氛围, 同时给喷射燃烧提供了一个所谓恒定热氛围理化条件的可观的几何空间——中心半径为40 mm的圆柱体范围, 使得对喷射火焰在可控活化热氛围协流特性下的燃烧特性研究具有重要的现实意义.     

非线性化学指纹图谱技术在鉴别和评价甘草及其临床应用中的作用

非线性化学指纹图谱技术是一种从非线性化学的角度来研究中药的新技术.采用非线性化学指纹图谱技术,获得了来自4个不同产地的甘草样本以及其他14种中药的诱导时间相同的非线性化学指纹图谱,并用一种基于相似系统理论的新方法进行了相似度计算.非线性化学指纹图谱的直观信息、相似度计算结果都能很好地将甘草从其他中药中鉴别出来.根据甘草指纹图谱诱导时间与检测用量的关系,计算了4个产地甘草活性成分的整体相对含量,并建立了4个不同产地甘草活性成分的当量关系.非线性化学指纹图谱技术为甘草的鉴别和评价提供了一种新的方法,为甘草的临床用药以及配伍提供用量依据,对提高中药用药安全和疗效稳定具有积极作用.     

计算槽湍流高阶脉动关联量的一个近似方法

脉动速度及其关联是湍流场的重要特征,因此,周培源在30年代末就提出,应当用雷诺平均运动方程和湍流脉动速度方程为出发点来求解湍流场,并且导出了二阶和三阶脉动速度关联方程.N-S方程的非线性,使以上方程组不封闭,于是文献[2]首先提出了在关联方程中略去高阶关联项的截断方法;后来又提出了奇阶截断和逐级逼近的迭代方法.     

火星蛋白石

在这幅最近发布、由美国宇航局“火星勘测者轨道器”拍摄的火星“水手谷”地区的高像素照片上,显示了卷曲在沙丘上的沉积矿物带。科学家在这些矿物中探察到了奇异成分的化学特征,这些奇异成分可能是在火星遥远的过去由水形成的,     

从现代统计物理学的观点探讨大震预报

现代统计物理学所研究的复杂系统突变前的共性现象对研究大地震预报有重要启示。1986年郭增建和作者曾就系统突变前三种共性现象,即奇异吸引子、涨落加剧和远程关联在地震预报中的应用作了简要讨论。本文则进一步用现代统计物理中远离平衡态的非线性现象,以及分数维等观点探讨了不同时间尺度的大震预报。     

南海北部海域跃层上部的湍流耗散

频发的非线性内波(内孤立波)与内潮活动是南海北部上层海洋动力的重要特征,特别是在南海东北部东沙群岛邻近海域,内孤立波与内潮活动非常活跃,大量的内孤立波与内潮能量在此耗散掉,产生很强的湍流混合.然而,目前国内外对南海北部海域湍流耗散与混合的直接观测研究还非常有限,且主要局限于对吕宋海峡邻近     

湍流的相干结构

对湍流问题的研究在经历了一个多世纪之后,进步是有目共睹的,从完全随机到多尺度再到相干结构,这一主线基本上囊括了百年来对湍流问题的研究,特别是湍流模式在解决工程实际问题中所发挥的巨大作用.但是我们也应该认识到,至今湍流问题在理论上并没有得到完全解决.结构的概念在湍流问题中的提出大大推动和加深了研究者们对湍流的认识.     

化学体系的混沌理论

人们可能认为混沌研究是一个困难重重、毫无结果的研究领域,或许还带有非科学性。但是,当非线性化学动力学研究人员观察混沌的化学体系时,他们看到的不仅仅是迷茫和不确定性,相反,在浅显的混乱外表下,他们观察到了令人惊讶的有序、丰富的精细结构和惊人的美。“我真正感觉到我们处在一个新的科学前沿,这是二十年代科学家得出量子力学后的必然结果。化学、物理和生物学的非线性动力学是一场真正的科学革命。我们看到的一切事物似乎都是新的——不仅仅是精炼我们已知的某些东西的感觉,而是具有令人吃惊的变化。”西弗吉尼亚大学化学教授肖沃尔特(Kenneth C.Showalter)如是说。     

二维具导数项Ginzburg-Landau方程整体解的存在性

广义具导数项 Ginzburg-Landau(G-L)方程出现于许多非线性的物理现象: Rayleigh-Be-nard对流、流体力学中的 Taylor-Couette流、等离子体中的漂移耗散波、化学反应中的湍流等.