【摘要】：21世紀(jì)開始,大氣邊界層的湍流信號(hào)研究在機(jī)械、氣象、流體等領(lǐng)域都得到廣泛了重視。特別是對(duì)于大氣中風(fēng)速和氣溫的探索與分析。在湍流領(lǐng)域的研究中,分析湍流信號(hào)的各類分析方法在其中具有著極為重要的作用,引領(lǐng)著人們更深入地去研究和解決各類湍流問題。然而,傳統(tǒng)的信號(hào)分析方法在處理湍流問題時(shí)有許多的局限,在研究時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些偏差。因而,在研究湍流問題時(shí),我們需使用不同的方法進(jìn)行探討與研究。本文基于Hilbert-Huang變化對(duì)大氣中的氣溫和風(fēng)速信號(hào)進(jìn)行了分析,具體研究如下：首先,基于HHT方法分析了上海市徐家匯和奉賢區(qū)的氣溫和風(fēng)速信號(hào)的內(nèi)在變化規(guī)律。結(jié)果表明：無論在氣溫還是風(fēng)速信號(hào)中具有較強(qiáng)間歇性的時(shí)間序列大多都分布在較大尺度的模態(tài)之中；并且除了少數(shù)模態(tài)沒有偏離高斯分布外,大多數(shù)的模態(tài)都是不服從高斯分布的；從經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解所得到的相干結(jié)構(gòu)中觀察得到,大氣中風(fēng)速和溫度信號(hào)都受到大尺度相干結(jié)構(gòu)的控制。然后,在溫度和風(fēng)速信號(hào)的分析中發(fā)現(xiàn),部分Hilbert邊際譜和Fourier能譜符合Kolmogorov定律,而且從Hilbert譜所顯示的結(jié)果得知：溫度脈動(dòng)和速度脈動(dòng)能量大多都位于低頻處；并且結(jié)合相干結(jié)構(gòu)的結(jié)論發(fā)現(xiàn),大尺度中所包含的能量較多。而在對(duì)奉賢和徐家匯兩地的氣溫和風(fēng)速進(jìn)行相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn),兩地氣溫在某些大小尺度上都有較強(qiáng)的相關(guān)性：而無論是東西方向風(fēng)速分量還是南北方向風(fēng)速分量,幾乎只有在最后兩階模態(tài)和趨勢(shì)項(xiàng)中才會(huì)呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。其次,在近50年奉賢區(qū)月平均氣溫和最高(低)氣溫的研究中發(fā)現(xiàn),三組氣溫信號(hào)主要還是遵循以年為周期的振蕩變化規(guī)律：月平均氣溫的各階模態(tài)上都沒有很強(qiáng)的間歇性：而在月最高氣溫和月最低氣溫的某一時(shí)間尺度上卻有較強(qiáng)的間歇性；通過對(duì)年最高氣溫日數(shù)和年最低氣溫日數(shù)的研究發(fā)現(xiàn),兩組信號(hào)都有著較為穩(wěn)定的變化規(guī)律,而且主要的變化周期都出現(xiàn)在較小的尺度上,年最高氣溫日數(shù)有著較強(qiáng)的間歇性模態(tài),而年最低氣溫日數(shù)卻沒有。最后,通過對(duì)月平均氣溫、月最高氣溫和月最低氣溫三組信號(hào)的預(yù)測(cè)研究發(fā)現(xiàn),基于EMD分解的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果比單純基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果更為精確。由于短期信號(hào)的不可預(yù)見性較強(qiáng),所以RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果并不十分的準(zhǔn)確。
【圖文】：

．間歇性是影響氣候時(shí)間序列中如溫度、速度等一些物理量的概率分布偏離高逡逑斯分布的主要因素。而且對(duì)于間歇性事件產(chǎn)生的原因人們都一直在不斷的探索和逡逑研巧。在刻畫間歇性時(shí)，學(xué)者們采用過很多方式，而本節(jié)主要考察氣候時(shí)間序列逡逑中的局部間歇性，度量方式則采用Ｆａｒｇｅｔ４３ｌ在小波分析中所給出的公式，如下式逡逑Ｗ，對(duì)＝片＾邐（３－１）逡逑〈｜／（／，，對(duì)｜〉，逡逑是經(jīng)過分解后所得到的小波系數(shù)；／，；？錄］ｇ為相應(yīng)的小波尺度和統(tǒng)計(jì)矩。當(dāng)／大逡逑于某一個(gè)固定的值（閥值）時(shí)候，我們就認(rèn)為有間歇性事件發(fā)生。本文中；？巧都逡逑取為數(shù)值２；邋７表示對(duì)平均能量的貢獻(xiàn)度。例如，７為２時(shí)，就表明某一時(shí)刻對(duì)逡逑總能量的貢獻(xiàn)度為均值的２倍。而對(duì)于高階矩所定義的局部間歇性則更為敏感，逡逑但其結(jié)果還是基本一致的，本文中不再給出。在之前研巧所得的非線性時(shí)間序列逡逑的結(jié)論中可Ｗ知道，間歇性事件有可能導(dǎo)致原始信號(hào)的概率分布會(huì)偏離高斯分逡逑布。逡逑對(duì)于局部間歇性的理解，本文在Ｆａｒｇｅ對(duì)其定義的性質(zhì)上通過ＥＭＤ方法所逡逑分解處的各階模態(tài)替代了式（３－１）中的得到局部間歇性的定義。逡逑５０１邐：邐邐邐邐邐：邐邋２0｜邐邐邐Ｔ邐邐邐．邐逡逑

．間歇性是影響氣候時(shí)間序列中如溫度、速度等一些物理量的概率分布偏離高逡逑斯分布的主要因素。而且對(duì)于間歇性事件產(chǎn)生的原因人們都一直在不斷的探索和逡逑研巧。在刻畫間歇性時(shí)，學(xué)者們采用過很多方式，而本節(jié)主要考察氣候時(shí)間序列逡逑中的局部間歇性，度量方式則采用Ｆａｒｇｅｔ４３ｌ在小波分析中所給出的公式，如下式逡逑Ｗ，對(duì)＝片＾邐（３－１）逡逑〈｜／（／，對(duì)｜〉，逡逑是經(jīng)過分解后所得到的小波系數(shù)；／，；？錄］ｇ為相應(yīng)的小波尺度和統(tǒng)計(jì)矩。當(dāng)／大逡逑于某一個(gè)固定的值（閥值）時(shí)候，我們就認(rèn)為有間歇性事件發(fā)生。本文中；？巧都逡逑取為數(shù)值２；邋７表示對(duì)平均能量的貢獻(xiàn)度。例如，７為２時(shí)，就表明某一時(shí)刻對(duì)逡逑總能量的貢獻(xiàn)度為均值的２倍。而對(duì)于高階矩所定義的局部間歇性則更為敏感，逡逑但其結(jié)果還是基本一致的，本文中不再給出。在之前研巧所得的非線性時(shí)間序列逡逑的結(jié)論中可Ｗ知道，間歇性事件有可能導(dǎo)致原始信號(hào)的概率分布會(huì)偏離高斯分逡逑布。逡逑對(duì)于局部間歇性的理解，本文在Ｆａｒｇｅ對(duì)其定義的性質(zhì)上通過ＥＭＤ方法所逡逑分解處的各階模態(tài)替代了式（３－１）中的得到局部間歇性的定義。逡逑５０１邐：邐邐邐邐邐：邐邋２0｜邐邐邐Ｔ邐邐邐．邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P412

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700498