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江苏是海洋大省,江苏海岛气候的调查与分析是江苏省建设海上苏东,积极开发和利用海洋资源,发展强势海洋经济的重要基础工作之一。江苏海岛气候调查因自然条件阻碍,较少进行。因此对江苏海岛气候进行调查与分析是江苏经济发展所急需。随着科学理论的发展,以新理论、新方法对江苏海洋的气候资料进行深入分析,是提高气候预测质量的有效方式之一。
分数维方法和分形理论是近年来气象气候研究的一种新方法,它能够在研究气候系统这类复杂现象时,给出有别于传统序列统计方法的基于系统复杂性的分析。
本文在对江苏海岛近二十年的气候要素进行了较全面的常规分析的基础上,采用分形分维理论,对江苏海岛气候进行近一步深入分析,获得了近二十年江苏海岛气候的基本特征与演变特点。江苏的海岛可大致分为北方近岸岛屿、离岸岛群、河口沙岛等三类。通过计算海岛气候要素序列的分数维值,定量地描述了气候要素系统的复杂程度和年代际气候系统复杂程度的差异,进而分离出年代际气候要素时变特征参数以及气候要素空间分布特征。
在海岛气候资料的处理中,本文重点分析了分形插值这一新型吸引子方法的特点,并与其它常规插值方法做了细致的比较,对不同方法的优势及存在问题进行了归纳。分形插值方法以其随机吸引子形式表现了客观化的迭代插值拟合,在对序列真值特别是峰值和谷值的双向趋近方面,是有其优势的。
文章还用分形理论中的R/S方法,通过计算江苏省三类岛区近20年气候序列的Hurst指数值来定量推断和预测的未来气候变化的趋势,给出气候序列趋势持续性的强弱判断,经验证,Hurst指数的结果是有参考价值的。
通过将分数维分析及分形理论应用于江苏海岛气候特征的调查与分析,不仅获得了江苏海岛气候近二十年的演变特征和量化特征参数,也显示了分数维及分形理论能够全面细致地描述复杂气候系统的功能。