简化Lorenz系统多翅膀混沌吸引子的设计与电路实现

基于简化Lorenz系统,通过设计非线性函数,得到单方向多翅膀混沌吸引子.在此基础上,通过引入切换控制函数,得到了网格多翅膀混沌吸引子.通过相图、耗散性、平衡点、分岔图和Poincaré截面方法,分析了系统的动力学特性.结果表明,该多翅膀系统具有丰富的动力学行为.设计并实现了网格多翅膀系统的模拟电路,通过示波器观测到网格多翅膀混沌吸引子,验证了该系统的物理可实现性,电路实验结果与数值仿真结果相一致.

适用于GRAPES模式C-P边界层方案的设计和实现

基于K廓线闭合方案,通过考虑不稳定边界层和稳定边界层中热量交换系数在半层上求取及下边界条件的设置,将温湿倾向在整层上直接计算,设计了Charney-Phillips跳点(简称C-P跳点)的边界层方案,使之与GRAPES全球模式的C-P跳点相协调,解决了Lorenz跳点物理过程与C-P跳点动力框架耦合时插值造成的不协调问题,同时避免了耦合时反复插值造成的误差,提高了边界层物理过程参数化方案及其反馈的准确性和合理性。试验表明:C-P跳点边界层方案因为避免了温度和湿度在垂直方向上的插值,消除了温湿变量在垂直方向上的锯齿状抖动,使温湿廓线分布更合理,减小了模式预报误差,形势场的预报效果也得到一定改善。C-P边界层方案的应用提升了GRAPES全球模式的总体预报性能。

基于基尼系数的复杂电网结构的异构性分析

引入了经济学中的洛伦兹曲线和基尼系数的概念,用来分析复杂电网结构的异构性。通过仿真得到时空演化模型生成的各种网络的洛伦兹曲线和基尼系数,分析了时空演化模型的演化参数对基尼系数的影响。应用洛伦兹曲线和基尼系数对国内外的实际电网进行了异构性分析和比较,采用基于时空演化的OPA模型对IEEE39节点系统进行了连锁故障仿真,分析了基尼系数对连锁故障的影响,通过仿真分析表明既可以通过洛伦兹曲线直观地定性比较不同实际电网的结构特性,也可以通过比较基尼系数的大小进行定量比较。通过实例验证发现基尼系数越大的系统,发生连锁故障大停电的概率也越大。

改进型空间洛伦茨曲线在土地利用结构研究中的应用

洛伦茨曲线和基尼系数是土地利用结构研究的常用方法,现有方法存在统计单元数量少、面积差异较大的问题,使得拟合的洛伦茨曲线不够平滑,计算的基尼系数不够准确。利用网格法对现有方法进行改进,以规则网格对研究区进行分割,增加了统计单元的数量,且各统计单元面积相等,可使拟合点在洛伦茨曲线上均匀分布,提高了洛伦茨曲线的平滑程度以及基尼系数的计算精度。另外,以妫水河流域为应用案例,以1998年和2009年的两期Landsat TM影像为基础数据,对改进型空间洛伦茨曲线在土地利用结构研究方面进行案例应用,结果表明该方法可以有效表达不同土地利用类型之间的结构差异及其时空变化规律。耕地始终是分布最均匀的地类,1998年分布最不均匀的地类是园地,2009年分布最不均匀的地类是水域;1998—2009年,林地和水域等生态用地的分布均匀性下降,耕地和建设用地等人工用地分布的均匀性提高。