發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 10:49

【摘要】： 本文首先采用三次粗�；椒ǖ玫搅薒ogistic映射和Lorenz模型的符號(hào)序列，運(yùn)用動(dòng)態(tài)非線性時(shí)間序列分析方法—Lemper-Ziv復(fù)雜度，分別對(duì)兩組符號(hào)序列進(jìn)行了對(duì)比分析。對(duì)于Logistic映射，其復(fù)雜度反映了時(shí)間序列的演化；Lorenz模型三個(gè)分量的復(fù)雜度序列都具有混沌性質(zhì)，即由許多振幅非常接近而長(zhǎng)度完全不同的循環(huán)所組成，反映了Lorenz模型內(nèi)在的準(zhǔn)周期特性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)取不同的窗口長(zhǎng)度時(shí)，復(fù)雜度序列的特征基本相同；并且復(fù)雜度反映了時(shí)間序列的時(shí)空特性。 在上述工作的基礎(chǔ)上，基于Lemper-Ziv復(fù)雜度的概念，分別計(jì)算了古里雅冰芯資料和北京石花洞石筍資料的復(fù)雜度，探討了復(fù)雜度的物理內(nèi)涵及其在氣候變化研究中的意義；小波多尺度分解分析表明，復(fù)雜度序列具有明顯的特征周期，存在780年、380年、160年和105年的準(zhǔn)周期。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)取不同的窗口長(zhǎng)度時(shí)，復(fù)雜度序列的特征基本相同；并且復(fù)雜度序列的突變和氣候突變?cè)跁r(shí)間尺度上有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文首次揭示了近千年來，在380年時(shí)間尺度上的準(zhǔn)周期振蕩，其振幅一直是在減弱的，而且其固有周期頻率逐漸減小。1900年復(fù)雜度開始持續(xù)下降，1920年之后變化很小，類似于中國(guó)6世紀(jì)中期及12世紀(jì)中期的變暖期，因此造成20世紀(jì)氣候變暖的原因還有待于深入的研究。 在氣候?qū)W等領(lǐng)域，判斷所研究的各種時(shí)間序列之間的動(dòng)力學(xué)異同性甚至比研究時(shí)間序列中存在的吸引子的性質(zhì)更加重要。本文通過引進(jìn)一種新方法：條件熵方法，，首先通過粗粒化方法得到符號(hào)序列，如果兩個(gè)符號(hào)序列的條件熵在相對(duì)位移為零時(shí)達(dá)到最小值，那么這兩個(gè)時(shí)間序列可能屬于同一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)一步可以判斷兩個(gè)時(shí)間序列之間的耦合強(qiáng)度并提取出兩個(gè)動(dòng)力學(xué)耦合信號(hào)之間的內(nèi)在滯后關(guān)系。本文用條件熵算法分析了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)上海、南通、常州、南京和杭州的逐日氣溫資料，判斷這些地區(qū)的溫度是否屬于同一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)以及它們之間的動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系，并提取出它們之間的滯后信息。 另外本文介紹了一種新的動(dòng)力學(xué)突變檢測(cè)方法一排列熵(Permutation Entropy，PE)方法，這一方法具有概念簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)。同以前的方法，例如Kolmogorov熵和Lyapunov指數(shù)方法相比，PE算法可以更好的檢測(cè)出復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)突變。運(yùn)用一種新的動(dòng)力學(xué)突變檢測(cè)方法一排列熵(Permutation Entropy，PE)算法，計(jì)算并分析了中國(guó)華北地區(qū)52個(gè)站點(diǎn)1960年—2000年逐日平均氣溫資料的排列熵演化情況，發(fā)現(xiàn)中國(guó)華北地區(qū)氣溫在20世紀(jì)70年代中期、80年代初均發(fā)生了較大突變；進(jìn)一步用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)方法對(duì)排列熵序列進(jìn)行逐級(jí)平穩(wěn)化處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一地區(qū)的氣溫突變與準(zhǔn)10年這一年代際時(shí)間尺度的周期變率密切相關(guān)，其原因與太陽黑子活動(dòng)有著密切聯(lián)系。
【圖文】：

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圖4取30000個(gè)點(diǎn)時(shí) (a)Lorenz模型的x分量時(shí)間序列，(b)x分量時(shí)間序列的復(fù)度。Xlorenz·Wv分別表示Lorenz模型的x分量值及其復(fù)雜度，n表示數(shù)據(jù)的樣本量‘、在圖4(b)中可以看到x分量的復(fù)雜度的演化特征，經(jīng)過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)x分量長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)圍繞零點(diǎn)左側(cè)的吸引子旋轉(zhuǎn)時(shí)，復(fù)雜度出現(xiàn)極大值B，D，F(xiàn)，H，J:當(dāng)x分量長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)圍繞零點(diǎn)右側(cè)的吸引子旋轉(zhuǎn)時(shí)，復(fù)雜度出現(xiàn)極小值A(chǔ)
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：N93;P467

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