基于信息扩散的海洋稀疏资料插值算法-概率模型

针对海洋观测资料零散、稀少等问题,提出了基于信息扩散思想的插值方法-信息扩散插值算法。该方法基于模糊映射思想,通过对稀疏数据点信息进行模糊扩散和插值映射,进而实现有限数据点信息向其邻近区域点的概率插值。针对正态扩散函数在表现广义非对称结构数据资料时存在的局限性,发展了一类非均匀信息扩散插值算法-概率模型,进行了海温资料插值试验和对比分析。

一种基于改进自忆性原理的西太平洋副热带高压脊线指数动力-统计模型及其预报实验

针对西太平洋副热带高压中长期预报不准确的问题,基于动力系统反演思想和改进自忆性原理等途径建立了副高脊线指数的动力预报模型.本文创新性地引入了最大李雅普诺夫指数改进了传统的自忆性函数,使其对副热带高压之类的混沌非线性系统更加具有针对性,较好地克服了预报初值单一性问题;并根据实际观测资料重构的动力系统作为其动力核,克服了传统自忆性方程动力核设置较为简单的问题.用建立的副热带高压脊线指数动力预报模型实现了副高南北位置的中长期预报,通过了副高异常年份和正常年份的多次实验,可以发现模型在25天以内的预报效果很好,相关系数能达到0.80左右,相对误差控制在8%以下,证明了改进的模型具有较好的中长期预报效果.另外还将此模型推广到对副热带高压的面积指数和西脊点指数的预报,也取得了较好的预报效果,证明此方法适合于副热带高压的整体预报.鉴于西太副高发生发展机理的复杂性和预报的困难性,本文为副高等复杂天气系统的预报探索了新的方法思路.

基于卫星遥感数据的全球表层流场反演重构(英文)

利用2000~2008年的卫星高度计资料和QuikSCAT风场资料，反演了全球的海表的地转流和Ekman流，将两者合成后生成了0．5°×0．5°的逐周全球表层流产品。在计算Ekman流的时候，引入了权重函数，改进了Lagerloef方法中Ekman流在25°S和25°N上的不连续问题。分析表明：卫星资料反演的流产品能够反映出海表流场的特征，将其分别于TAO观测和SGUD流产品进行定量化的比较显示，所得流产品具有较高的反演精度和可信度，说明改进的方法是有效的。

斜压罗斯贝变形半径优化的误差相关尺度及其对最优插值效果的改进

利用最优插值方法进行三维温盐场重构时,如何正确估算背景场误差协方差至关重要。针对背景场误差协方差主要取决于误差相关尺度的问题,本文提出了用中国东部海域及其附近海域的最新的高分辨率气候态数据进行斜压罗斯贝变形半径优化其误差相关尺度计算的研究方案和技术途径;对比分析了均一化相关尺度方案和法国ISAS系统尺度方案,讨论了变形半径对最优插值的影响。结果表明:均一化相关尺度方案的均方根误差小于ISAS方案,但温度场过于平滑,难以刻画一些重要的物理现象;相比而言,本文提出的基于变形半径的相关尺度方案在取2倍变形半径时,不仅均方根误差在各水平层较小,且温度场能够更好地刻画四国海盆海域涡旋及黑潮影响的温度场三维结构。由于实际海洋中各层物理过程的尺度存在差异,实际应用时各层的最优尺度设置也应有所不同。

北极海冰消融情景下环北极国家利益争端的动态博弈建模技术

以气温升高为主要特征的全球气候变化,致使北极海冰持续融化,北极地区丰富的资源、便捷的航行通道、重要的战略地位以及军事价值逐渐凸显出来。北冰洋沿岸的美国、俄罗斯、加拿大、丹麦和挪威等国家纷纷加入到北极利益争夺的行列中。为模拟和评估环北极国家在利益追逐中的合作与冲突行为的演化,基于博弈论思想,构建了环北极五国博弈的动态争端模型,提出了物质收益、惩罚损失和名誉收益等三个机制,综合考虑了气候变化、物质收益、国家关系与国家威望、国际法律法规等因素对环北极五国行为的综合影响。针对当前环北极各国在北极问题上的合作与争端开展了动态博弈建模,并对北极海冰完全消融情景时环北极各国在多种不同合作模式下的争端情况进行了模拟预估与实验仿真。

基于小样本案例的自然灾害风险评估——信息扩散概率模型

针对自然灾害(特别是强灾害事件)破坏性大、发生概率小、信息难以获取等制约灾害评估和风险分析的困难,基于信息扩散思想和实际可用小样本案例,提出了一种更具普遍意义的非均匀信息扩散方法,发展了"概率式"信息扩散评估模型.基于该方法对模拟海盗袭击事件的海洋环境风险进行了评估实验.结果表明,该方法可从有限的小样本案例中客观拟合出数据信息的扩散函数,进而实现有限样本数据信息的合理拓展,为自然灾害风险评估中广泛存在的信息不完备问题和困难,探索了一条新的解决方法和技术途径.

基于遗传优化的西太平洋副高异常活动年份的动力预报模型反演

基于2000—2010年NECR/NECP的500hPa位势场资料,用EOF时空分解方法和动力模型重构思想,通过遗传算法的全局优化搜索和并行计算途径,开展了500hPa位势场动力预报模型反演,建立了刻画副高活动的非线性动力预报模型,实现了副高活动的中长期预报.模型预报试验表明,该模型对副高的中长期活动,尤其是异常活动能够较好地描述和预报,进而为副高等复杂天气系统的预报探索了新的方法思路.

基于等密度面P矢量方法的太平洋三维流场估算

该文针对三维海流观测困难及流场资料欠缺等问题,基于Argo温度和盐度观测资料,运用等密度面P矢量方法,对太平洋海区的三维流场进行了估算。该方法有效克服了常规直角坐标无法有效处理陡峭地形的缺点。试验结果表明:估算的流场可合理刻画太平洋流场的基本特征,包括赤道流系、边界流和西风漂流等海流以及沿黑潮分布的中尺度涡旋;该方法能够揭示大洋海水的垂直运动情况和大洋深层的反向流现象,为获取大尺度海洋三维流场信息提供了有效途径。