不同滤波方法对揭示全球海洋条带结构的比较

海洋条带结构是近年物理海洋学研究的一个新热点.在海洋中,条带结构往往被大尺度环流过程所掩盖.把这种隐蔽的海水运动现象显现出来的办法是对时间平均的速度场进行空间滤波.利用全球简单海洋资料同化分析系统资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的气候系统海洋模式模拟数据对三种一维滤波方法进行了比较,分别是常用的高斯和汉宁滤波方法,以及本文引入的切比雪夫滤波方法.结果表明,尽管三种方法均可获得条带结构,但以切比雪夫方法为最佳;另外,设计高通滤波器时需设定截断频率,而它的选定取决于对具体数据的频谱分析,当选取的归一化的截断频率值在0.1和0.4之间时,可以有效地揭示出条带结构在全球海域内的分布.因此本文的研究方法为海洋条带结构的深入研究提供了一个有力工具.

降水过程的不对称性

利用我国地面气象观测站1961～2006年5～10月的逐时降水数据,通过以降水峰值为中心进行各站的降水事件合成,分析研究降水演变过程的气候特征.分析结果首次揭示了降水过程的不对称性,即降水开始至达到峰值的时间较峰值发生后至降水结束的时间明显偏短.进一步综合考虑不同降水强度、持续时间、峰值发生时间和区域差异的影响后发现:这种不对称性在强降水事件中更为明显;在青藏高原东侧、横断山脉和云贵高原等海拔较高且地形复杂的区域更为突出;短时降水事件的不对称性更强,但区域差异很小;持续时间较长的降水事件的不对称性相对稍弱,但东西差异明显;降水峰值出现在下午至前半夜的降水事件的不对称性最强,而出现在上午的最低.另外,降水事件峰值时的降水强度突出,说明降水峰值前后的强度增减都很迅速.上述结果不仅增进了对降水演变过程的认识,同时也为检验数值模式对降水演变过程的模拟能力提供了评估标准.另外,我国中西部地区这种强降水过程的显著不对称性应在滑坡、泥石流等地质灾害防御相关工作中给予高度关注.

自动微分的原理和方法

从计算一阶和二阶各种导数形式的角度,讨论了自动微分的基本原理和方法,给出了一阶和二阶各种微分模式最简单而最直观的表述形式,分别讨论了用不同微分模式计算不同导数形式的计算代价,讨论并给出了非线性问题求解中常用数值算法的计算代价.讨论了断点存储、正向积分和反向积分方法.