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黄河年径流时间序列混沌特性分析成果

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:混沌学的发展为分析黄河径流运动特性提供了一个全新的思路。取斜率平均值即可得到黄河年径流序列的关联维数为2.9。图6.17年径流最大Lyapunov指数的计算λ1为正数,D为正小数,表明该序列可能具有混沌特性;λ1值较小,表明该序列的邻近吸引子轨道离散度较低,因此有可能进行较为长期的预测。

黄河年径流时间序列混沌特性分析成果

混沌学的发展为分析黄河径流运动特性提供了一个全新的思路。本节通过计算描述混沌系统的重要特性指标,包括最大Lyapunov指数λ1、关联维数D 等,揭示黄河径流的混沌特性。为方便分析,将数据预先做归一化处理。

1.关联维数的计算

采用饱和关联维数(GP)法求解黄河年径流时间序列的分形维数,取距离半径r范围为[0.06,0.6],嵌入维数m 在[2,15]内变化,则logC(r)与logr的关系如图6.16所示。可以看出,r从0.2~0.35变化时,对应m为11到14,logC(r)~logr曲线近似为直线,且斜率近似相等。取斜率平均值即可得到黄河年径流序列的关联维数为2.9。

图6.16 年径流关联维数的计算

2.最大Lyapunov指数的计算(www.xing528.com)

取m=7,再令r∈[0.2,0.3],τ=1,t∈[0,20],得到S(t)曲线如图6.17所示。可以看出,t从15~20变化,对应不同的半径,曲线有相近的斜率。通过计算斜率平均值,得λ1=0.004。

图6.17 年径流最大Lyapunov指数的计算

λ1为正数,D为正小数,表明该序列可能具有混沌特性;λ1值较小,表明该序列的邻近吸引子轨道离散度较低,因此有可能进行较为长期的预测。

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