一维水文要素时间序列及可预报时间尺度研究

用浑沌理论分析了一维水文要素时间序列的模式特征和中长期预报的可行性 ,并给出了水文要素可预报时间尺度的衡量指标。经过水文系统的实例研究表明 :水文系统具有混沌性 。

滑坡灾害可预报时间尺度问题探讨

本文从非线性系统的吸引子概念出发，根据相空间轨道上初始时刻相邻的点随时间的演化来估计吸引子的维数和可预报时间尺度。实例分析表明，滑坡孕育过程存在着已知变量数目范围的确定性规律，是可以预报的，但可预报时间范围有限。据此，对长期、中期及临滑预报的可行性作了分析。

Lyapunov指数和可预报时间尺度及其应用

介绍了混沌系统中的Lyapunov指数概念 ,给出了Lyapunov指数的计算过程 ,且计算了我国各地月平均气温Lyapunov指数和最大可预报时间尺度 ,指出Lyapunov指数的量极为 10 -2 ,它们的分布具有明显的地域特性 ,并与气温的变率标准差进行比较分析 。

我国北方沙尘暴与强沙尘暴过程的分形特征及趋势预测

沙尘暴是一种常见的灾害性天气现象。由于其爆发的频繁性和危害的严重性，沙尘暴趋势预测的研究已经成为了国内外专家学者关注的热点和焦点。在回顾相关研究进展的基础上，借助于分形理论在处理复杂系统方面的独特切入点，利用1954-2002年中国北方720个气象站的沙尘暴观测资料和681个气象站的强沙尘暴观测资料，分析了近49a来，我国北方沙尘暴及强沙尘暴事件的时序分形特征，并运用R／S分析方法对其变化趋势进行科学预测。研究发现，我国北方地区沙尘暴及强沙尘暴事件具有近似一致的变化态势，即自20世纪50年代以来呈逐渐减少，但近期又相对增多的变化趋势。1954-2002年沙尘暴及强沙尘暴事件的时间序列具有分形特征，其关联维数分别是2．64和3．34；平均可预测时间尺度分别为7～8a和8～9a。Hurst指数能够较好的表征我国北方沙尘暴及强沙尘暴事件的发生规律。根据Hurst指数及其变化趋势可以预测，2002年以后的7～8a内，我国北方沙尘暴事件将具有先增加后减少的趋势；1999年以后的8～9a内，我国北方强沙尘暴事件也将具有先增加后减少的趋势。

基于混沌理论的汉江上游安康站1950—2014年逐月降水量特征

通过对安康站1950—2014年逐月降水量的趋势进行分析,发现其降水存在周期变化。基于自相关函数法、C-C关联积分法来确定安康站降水的非线性系统的延迟时间、嵌入维数后,对降水序列进行了相空间重构,并利用G-P关联维法以及最大Lyapunov指数法进行混沌特征识别。结果显示:采用G-P关联维算法分析安康站1950—2014年降水时间序列并不能得到其存在混沌特性的结果,但最大Lyapunov指数法显示其存在混沌性;基于现有780个月份降水数据,可预报的最大时间长度为7个月。研究结果可为当地和下游地区的径流预报提供科学支撑。