中國地區氣候變化的複雜網路研究

《中國地區氣候變化的複雜網路研究》是依託北京大學，由付遵濤擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：中國地區氣候變化的複雜網路研究
• 項目負責人：付遵濤
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

本項目將從複雜網路的角度研究中國地區氣候變化的拓撲結構特徵，建立氣候網路結構與其非線性動力學特徵的關係。使用國家氣象局公布的700多個站點近50年的逐日資料與NCEP和ECMWF再分析資料，結合近年發展起來的適用於非平穩序列分析的DFA(Detrended Fluctuation Analysis)和多分形DFA分析及其衍生方法，從複雜網路角度研究中國地區氣候變化的特徵，特別關注氣候變化長期記憶性與氣候極值事件對於氣候網路的影響。通過本項目的研究，揭示不同氣候變數的複雜網路特徵及其在全國的分布；給出不同氣候變數長期記憶性與其複雜網路特徵的關係，得到氣候極值事件對氣候覆雜網路的影響與機理。本項目將使用統計分析、機理研究及數學建模與論證對這些問題進行全面研究。

結題摘要

本項目將從複雜網路的角度研究中國地區氣候變化的拓撲結構特徵，建立氣候網路結構與其非線性動力學特徵的關係。 為此，本課題利用氣象站的觀測資料和再分析資料主要進行下面研究：首先，建立觀測序列與網路之間的一一對應關係，從而可以利用觀測資料研究氣候網路，特別是氣溫網路的性質；其次，利用水平可視圖算法建立了溫度序列與溫度網路的對應關係，把網路中特定節點分解為入度與出度，分析溫度網路的變化的時間不可逆性，證實溫度變化中的非線性特徵；該方法同樣適用於影響溫度變化的北半球環狀模指數的非線性特徵研究，更好地模擬平流層北半球環狀模指數需要建立包含非線性作用的統計模型；詳細研究了氣溫變化的長程記憶性，其形成機制與統計建模。第三，由此引入研究非線性確定性過程與線性隨機過程區分的重要性，並基於貝福德定律給出了新的區分方法；第四，利用海表溫度作為外強迫，研究了異常海溫條件下表面氣溫網路的變化。研究發現極端外強迫可以導致溫度網路發生相變，並可以用網路的特徵參數確定該相變是否發生。