通用地球系统模式对亚洲夏季风降水的模拟能力评估

通过与观测/再分析资料和参加第五次耦合模式比较计划(CMIP5)的模式模拟结果进行对比,评估了通用地球系统模式(CESM,1.0.3版本)对亚洲夏季风降水的模拟能力。结果表明:CESM能够合理地模拟出亚洲夏季风降水的气候平均态,但与其他CMIP5模式模拟结果类似,对中国东南地区降水模拟偏少,而对中国西部高原地区降水模拟偏多;CESM可以再现亚洲季风区降水冬弱夏强、雨带北进南退的季节变化特征,其模拟偏差具有区域性和季节性差异;从EOF分析结果来看,CESM能够模拟出亚洲夏季风降水的时空变化特征,且能较好地抓住亚洲夏季风降水与厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,简称ENSO)的相关关系。总的说来,CESM对亚洲夏季风降水的模拟是合理的,模拟水平与4个最好的CMIP5模式相当。

江苏省近50 a夏季降水变化及其与ENSO的关系

利用中国气象局2400余个台站观测资料制作的数据集CN05.1中的降水资料、美国国家大气海洋局气候预测中心(NOAA/CPC)扩展重建的海表温度资料(ERSST v4)及美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合制作的逐日再分析资料NECP-1中的500 hPa位势高度场资料、850 hPa风场资料及海平面气压场资料,采用经验正交函数分解、功率谱分析等方法,探讨了近50 a江苏省夏季降水变化特征及其与ENSO的关系。结果表明:(1)江苏夏季降水呈现出两种典型的空间分布模态,第一模态呈现了全省降水一致变化的空间分布格局;第二模态反映了江苏省降水南北反向变化的特征。(2)两种降水模态对应的时间序列具有不同的周期。第一模态对应的时间序列存在明显的年际振荡(主周期为4~5 a);而第二模态则存在显著的年代际振荡(主周期为16 a)。(3)El Ni o事件次年江苏省夏季降水整体增多;La Ni a年江苏省夏季降水呈现南涝北旱的空间格局。

多维向量场辐散辐合结构特征自适应匹配方法

利用几何代数的多维统一性与运动表达的简明性,构建了面向多维向量场的辐散辐合结构特征的自适应匹配方法.利用rotor(旋转)结构的一致性表达,建立基于奇异值分解的原始模板与标准辐散模板间的最优rotor求解方法,进而实现了数据自适应的辐散辐合模板生成;基于rotor的旋转角度实现对向量场的几何结构的分类,构建了基于Clifford卷积的自适应模板的匹配算法.基于北美风场数据的算法验证结果显示,本文方法可以有效的解析出不同维度向量场的结构特征,并可实现基于结构特征的向量场分类.

节点约束型最短路径的几何代数算法

面向网络分析应用中复杂条件约束下的最短路径求解问题,引入几何代数进行网络分析算法构造.建立了基于几何代数的网络模型和双边搜索算法,以寻找经过指定必经节点且弧段最少的最短路径求解为例,进行了算法实现.基于道路网络数据的分析显示,本算法利用外积运算直接判断约束节点,算法具有更好的通用性和较少的路径遍历次数,且在多对多路径求解及多用户并行求解上具有优势.

基于单纯形的改进精英人工蜂群算法

针对人工蜂群算法收敛速度慢,求解精度不高,易陷入局部最优等问题,基于受粒子群启发的多精英人工蜂群优化算法,引入了蜂群中的精英个体和全局最优个体来增强开发全局最优解的能力.文章中,在雇佣蜂阶段借助精英个体引导蜜源搜索,并利用蜂群中蜜源的质量排序重新构造蜜源的选择概率公式;在跟随蜂阶段,选择种群最优蜜源引领蜂群,加强算法对全局最好解的局部开采能力,同时将随机选择邻居蜜源变为最优定向选择.最后利用单纯形算法对精英解集进行再次更新,进一步平衡蜂群的全局搜索和局部寻优能力.数值实验表明改进的新算法的寻优精度和收敛速度均有明显提高.

一类阶段结构蚊子种群的分析（英文）

为了研究有限的资源以及蚊子幼虫成熟时间对蚊子种群的影响,我们建立了一个带有饱和增长率的蚊子种群模型并对该模型进行了基本的数学分析,包括平衡点的存在性及其稳定性。另外,我们还进行了一些关键参数的敏感性分析.研究结果表明减少资源和幼蚊的成熟时间,是控制蚊子数量的有效方法.

三角网求交的共形几何代数算法

针对传统三角网求交计算方法逻辑结构复杂,维度不统一等不足,基于几何代数理论,从对象表达、关系运算相统一的角度,构建了基于meet算子的自适应三角网求交算法。利用共形几何代数中与Grassmann分级结构一致的对象外积表达,建立了三角网的几何代数表达。基于meet算子构建空间三角网求交算法,探讨该算法对几何对象及维度的自适应性。最后基于南极冰盖模拟数据对上述算法进行案例验证。结果显示,本算法可以很好地支撑三角网的求交运算,在简化算法结构的同时实现了不同维度对象的自适应求交,可为基于几何代数的多维融合空间分析算法构建提供借鉴。

顾及V-邻域结构的局部保形插值算法

针对现有空间插值方法局部保形性差、边界处理困难等问题,利用Voronoi空间剖分的结构特性,提出了一种多维统一的局部保形空间插值算法。利用随机模拟数据及中国城市平均气温数据进行了实例验证,结果显示,本插值算法可支撑不规则边界数据,在兼顾精度的同时,具有很好的局部保形性。

多维向量场特征参数的几何代数统一计算方法

以几何代数多维统一运算为基础,探讨了多维向量场的多重向量表达与基本运算,给出了向量场微分的模板卷积计算方法.利用几何积对内外积的统一表达,建立散度和旋度的统一计算方法并进行算法实现.该方法不仅再现了向量场散度和旋度参数的几何关联性及其微分特性,更实现了多维统一与坐标无关的计算.基于北美风场的模拟实验显示,该算法比基于梯度的间接求解算法具有更好的对比度与平滑性特征,且具有较强的抗噪音能力,从而可为向量场数据分析提供新的思路与方法基础.

多条件约束最大流分析的几何代数方法

针对多约束变容量条件下的应急物资调度问题,构建了基于几何代数的条件约束最大流分析模型。基于几何基编码法和几何积运算进行网络图表达、网络连通性判定与路径搜索,进而建立了基于贪心算法思想的几何代数最大流分析方法。利用几何代数运算的独立性及其与布尔逻辑运算间的内蕴联系,探讨了基于约束矩阵的多约束集成方法,实现了外部约束及权重变化条件下的网络最大流的快速计算与更新。污染物扩散条件下最大流分析的案例分析结果显示,基于几何代数的网络分析算法在网络表达、算法构造以及权重更新等方面表现出较好的优势,可有效支撑多约束下的物资调度分析。