气候突变的定义和检测方法

气候突变的定义,据去通过什么方法来检测气候突变等。

第

卷第

期月

大

气

科侧

学

,

年

气候突变的定义和检测方法符涂斌提

王,

强,

中国科学院大气物理研究所

北京

要本文是气候突变研究突变并通过

气候突变现象及其理论的研究是近代气候学一个新兴的研究领域评述的第一部分一

,

着重讨论了突变,,

,

主要是气候突变的定义和气候突变信号的各种检测方法、

把气候突变归纳为四类

即均值突变

变率突变

、

转折突变和翘翘板

法的检测

发现在本世纪一

年代经历了一次全球范围的气候突变法

关键词

突变

气候突变

一气候突变是仅几年的事指出了月和,,,

、

引

言,

的提出虽说,

不过许多气象学家早就揭示了气候突变这种现象月大气环流的突变现象,

叶笃正等

’

年就

年。二十

分析了对流运动中的非线,

性作用

提出了著名的

系统

令一令贵一一

二、

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。

,

其中为奇怪吸引子,

数

,

为

数

,

为参数

变量

和对流运动的强度成正比

和上升气流间的温差成正比

和温度廓线同线性分布的偏差成正比、

首先发现了所谓,

从而说明了非线性作用下产生的令人困惑不解的不可预报问题,

这非但在

气象界引起强烈反响年代中期,

而且波及数学

天文

、

物理等一系列学科,

’

法国数学家

「

创立了突变理论

到

年代中期,

,

兴起了突变,

热本文旨在又拗力系统的一般特征及几种简单的突变模型加以总结的定义和检验作了较为系统的讨论和总结

同时对气候突变

二

、

的七种突变类型,

突变理沦所关心的是一个系统的状态变量年月日收到

当其控制变量

连续变化至某一临界

年

月

日收到修改稿

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气候突变的定义,据去通过什么方法来检测气候突变等。

期区域,

符涂斌等气候突变的定义和检测方法

状态变量具有的不连续突跳现象

设一般的动力系统方程为,

’

贵为状态变量卜‘、

一

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,

为控制变量,、

,

为随机强迫

此系统的势函数以,,

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,

由图,

示意

,

连续变化时

,

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,

。

门内

,

可能产生不连

续的跳跃按照目,

的突变理论,

系统所以出现

性质不同的突变类型数目而且,

取决于控制变量的数如控制变量的,

而与状态变量的多少无关毛,

则该系统有

种不同类型的突变,

其中任何一种突变涉及到的状态变量标准化后的变化种,

数

提

不过当

二

时

,

突变类型增至

当队,

时

,

突变类型种基本

将异常复杂表是突变类型的名称和特性制变量,

总结的

为此只要找到一组适当的状态变量和控

那么分析

、

了解突变现象和找到支配,,

图状态变量不连续跳跃示意图系统的动力学方程就要容易得多突变理论出了所有的突变类型这就为我们研究自然界错综复杂的突变现象指明了方向和线索给

它弥补了微分方程描述自然运动的不足

,

成为描述自然界从量变到质变的多方面演进过、

程的有力工具应用,

,

目前在物理学

、

工程力学

生物学「

、

生态学

、

社会学等各方面得到广泛

不久也将在气象学中得到广泛应用和发展表名称

总结的控制变量数

种基本突变类型势函数

状态变量数

折迭尖点燕尾

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气候突变的定义,据去通过什么方法来检测气候突变等。

大

气

科

学

卷

三

、

动力系统的一般特征及具体应用式‘,

我们回到一般系统方程

假定随机强迫一

服从白噪声分布

少飞为白噪声方差

尸

件

“

“、石‘一

“

此系统的势函数方程为 ‘,

了一丁老,

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,

状态变量

在时间处的概率密度子,

尸

则由‘一

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,

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其中见尸,

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、

下为待定参数

其稳态概率密度中

随外强迫犷的变化示意如图。

其,

,

是该系统的两个稳定解由于、、

,

而,

则为一一。

不稳定解卜

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