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基于Logistic模型的均值突变时间序列临界预警研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012
  • 页码:-
  • 分类:O211.61[理学—概率论与数理统计;理学—数学]
  • 作者机构:[1]扬州大学物理科学与技术学院,扬州225002, [2]国家气候中心,北京100081, [3]西北师范大学物理与电子工程学院,兰州730070
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:41175067,41105033)和全球变化研究国家重大科学研究计划(批准号:2012CB955902)资助的课题.
  • 相关项目:中国过程性极端天气气候事件检测及特征研究
中文摘要:

对物理学中的非线性方程一Logistic方程解的稳定性进行分析,发现当初值和参数取值一定时,解具有从一种稳定状态突变到另一种稳定状态的特性.突变的程度和速度与方程的控制参数有关,可以用定义的突变强度指数来进行描述.利用方程解的这一特性,构造满足动力学结构突变的理想时间序列,模拟气候系统中的均值突变,考察物理量回复速率和回复力在系统趋近临界阈值时的I临界行为,研究其对系统突变的早期预警能力.本文还讨论了当系统受到噪声信号干扰时,回复速率和回复力仍然对系统突变有较好的预警.最后,对太平洋年代际振荡(PDO)指数序列进行检测,检测结果表明早期预警信号出现在1973年前后,而公认的PDO指数序列的突变发生在1976/1977年,表明回复速率和回复力在一定程度上可以作为均值突变的早期预警信号.

英文摘要:

In this paper, we analyze the stability of solution of the nonlinear function of physics, the Logistic function. It is found that the solution has a special character that it can change abruptly from one stable state to another when the initial value and parameters of function are selected. Abrupt change level and abrupt change rate are related to parameters of function, which can be described by defining the abrupt change intensity index. By using the character of solution, we build an ideal time series to imitate climate abrupt change in mean of climate system, investigate what behaviors the recovery rate and recovery force can have when the system approaches to a critical threshold, and to ascertain how it warns the abrupt change of the system early. Besides, we also find that even the system is disturbed by some noise signals, the recovery rate and recovery force also make an early response to the arrival of the abrupt change of system. Finally, the result of testing the Pacific Decadal Oscillation (PDO) index showes that the early warning of the abrupt change appeared in 1973, much more early than the abrupt change of PDO index happening in 1976/1977, which means that the recovery rate and recovery force can be used as the early warning signals of the abrupt change in mean.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876