阵风的分形与混沌特征研究

摘要

首先分析了北京2002年3月一次强沙尘天气过程的阵风结构,对其进行了分形特征的分析,比较不同高度层上分数维的变化,不同时间尺度阵风概率分布的标度关系,以及无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维存在的联系.更进一步,分析了2002年全年的阵风分形特性、3月的分形特征以及其他天气现象(如降雨)的分形特征比较后,发现:1)小尺度阵风结构的分数维要高于大尺度阵风分数维,这是因为小尺度阵风包含了更多短时局部的天气信息;2)不同高度、不同时间尺度阵风的分数维存在较大差异,而不是象湍流脉动时间序列的分数维那样随时间基本不变;3)因受天气形势的影响大,中尺度阵风的分数维虽基本相同,但由于大尺度阵风较少,其概率分布不存在标度关系,这同样也在其他天气现象(如降雨)中存在;4)无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维之间的联系,一方面反映在其标度指数上,另一方面反映在其标度区间上.