树木年轮的多时间尺度和混沌特性分析及预测研究
发布时间：2022-10-15 18:36
全球气候变化问题已经引起了全世界的关注。树木生长属于自然气候系统,自然气候系统极其复杂,深入研究气候系统有助于对大自然机理进一步认知。树木年轮的生长过程可以反映一个地区的气候特征变化。因此,为了探究这个地区的气候行为,本文将1470~1974年的黄帝陵侧柏树木年轮宽度作为研究对象,利用模态分解和混沌理论对其进行多时间尺度和混沌特性分析。另外还讨论了树木年轮和太阳黑子活动的相关性,并在相空间重构的基础上对树木年轮宽度进行了预测。主要工作包括:（1）采用集合经验模态分解和混沌理论对树木年轮宽度序列进行了多时间尺度和混沌特性分析。结果表明:树木年轮宽度序列由混沌成分、周期成分和趋势成分组成,具有明显的多时间尺度和混沌特性;在进行多时间尺度分析时,剔除混沌成分与趋势成分不影响序列的多时间尺度分析结果;在进行混沌特性分析时,树木年轮宽度比其剔除周期成分与趋势成分后新时间序列的混沌特性更加明显。（2）根据树木年轮与太阳活动的相关性,提出一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）和希尔伯特变换（Hilbert Transform,HT）的树木年轮与太...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 树木年轮与太阳活动相关性研究现状
1.2.2 气候信号混沌性研究现状
1.2.3 气候信号预测研究现状
1.3 本文主要研究内容及论文结构
第2章 经验模态分解及其改进
2.1 经验模态分解
2.1.1 经验模态分解的基本概念
2.1.2 EMD的基本原理与算法流程
2.1.3 EMD的基本性质
2.1.4 EMD存在的问题
2.2 改进的经验模态分解
2.2.1 集合经验模态分解
2.2.2 变分模态分解
2.3 本章小结
第3章 基于集合经验模态分解的树木年轮的多时间尺度和混沌特性分析
3.1 小波理论
3.2 树木年轮资料
3.3 树木年轮多时间尺度分析
3.4 混沌理论
3.4.1 混沌的定义
3.4.2 混沌时间序列
3.4.3 相空间重构理论
3.4.4 混沌特性分析方法
3.5 树木年轮混沌特性分析
3.5.1 树木年轮相空间重构
3.5.2 混沌特性分析结果
3.6 本章小结
第4章 基于变分模态分解的树木年轮宽度和太阳黑子的多时间尺度分析
4.1 希尔伯特黄变换
4.2 树木年轮多时间尺度分析
4.2.1 变分模态分解处理
4.2.2 多时间尺度分析结果
4.3 太阳黑子多时间尺度分析
4.3.1 太阳黑子资料
4.3.2 变分模态分解处理
4.3.3 多时间尺度分析结果
4.4 本章小结
第5章 基于混沌理论的变分模态分解-VOLTERRA耦合模型预测
5.1 混沌预测基本方法
5.1.1 全局预测法
5.1.2 局域预测法
5.2 VOLTERRA自适应预测模型理论基础
5.3 基于变分模态分解-VOLTERRA的模型预测
5.3.1 建模思路
5.3.2 预测指标
5.3.3 模型预测和结果分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相空间重构和Volterra的非线性寒区气温预测方法[J]. 何鲜峰,汪自力,何启,张宝森. 中国科学:技术科学. 2019(06)
[2]风速时间序列非线性特征分析[J]. 袁全勇,李春,杨阳,叶柯华. 热能动力工程. 2018(08)
[3]基于EEMD的太阳活动对印度夏季风的多尺度胁迫分析[J]. 李玉霞,陈玲玲,江亭桂,罗文,林振山. 地理科学. 2018(04)
[4]基于分数阶最大相关熵算法的混沌时间序列预测[J]. 王世元,史春芬,钱国兵,王万里. 物理学报. 2018(01)
[5]全新世气候变化与太阳活动百千年尺度周期分析[J]. 殷自强,刘冬雁,庞重光,玄春艳,康雪宁. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(07)
[6]基于EEMD的陕西降水量与太阳黑子活动关系分析[J]. 唐洁. 干旱区资源与环境. 2017(04)
[7]利用树轮资料重建黄河源区曲什安河1505—2010年流量[J]. 肖丁木,秦宁生,黄小梅. 中国沙漠. 2017(02)
[8]太阳活动影响气候的放大过程之时空选择性[J]. 肖子牛,霍文娟. 气象科技进展. 2016(03)
[9]太阳黑子与地球环境响应研究[J]. 陈沁怡,程达,董乐天,张星瑜,何芝瑾,张心竹,赵聆羽,金睿,沈新荣,杨益芳. 地理教学. 2015(16)
[10]秦岭中、西部地区温度变化的树木年轮记录[J]. 包光,刘娜,刘禹. 地球环境学报. 2015(03)
博士论文
[1]混沌时间序列中最大Lyapunov指数与关联维数的无标度区间自动识别研究[D]. 周双.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 2016
硕士论文
[1]脉动燃烧火焰温度时间序列的混沌分析与研究[D]. 李伟.浙江工业大学 2011
[2]基于混沌理论和BP网络的气温预测技术与方法研究[D]. 陈敏芳.南京信息工程大学 2011
本文编号：3691824
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 树木年轮与太阳活动相关性研究现状
1.2.2 气候信号混沌性研究现状
1.2.3 气候信号预测研究现状
1.3 本文主要研究内容及论文结构
第2章 经验模态分解及其改进
2.1 经验模态分解
2.1.1 经验模态分解的基本概念
2.1.2 EMD的基本原理与算法流程
2.1.3 EMD的基本性质
2.1.4 EMD存在的问题
2.2 改进的经验模态分解
2.2.1 集合经验模态分解
2.2.2 变分模态分解
2.3 本章小结
第3章 基于集合经验模态分解的树木年轮的多时间尺度和混沌特性分析
3.1 小波理论
3.2 树木年轮资料
3.3 树木年轮多时间尺度分析
3.4 混沌理论
3.4.1 混沌的定义
3.4.2 混沌时间序列
3.4.3 相空间重构理论
3.4.4 混沌特性分析方法
3.5 树木年轮混沌特性分析
3.5.1 树木年轮相空间重构
3.5.2 混沌特性分析结果
3.6 本章小结
第4章 基于变分模态分解的树木年轮宽度和太阳黑子的多时间尺度分析
4.1 希尔伯特黄变换
4.2 树木年轮多时间尺度分析
4.2.1 变分模态分解处理
4.2.2 多时间尺度分析结果
4.3 太阳黑子多时间尺度分析
4.3.1 太阳黑子资料
4.3.2 变分模态分解处理
4.3.3 多时间尺度分析结果
4.4 本章小结
第5章 基于混沌理论的变分模态分解-VOLTERRA耦合模型预测
5.1 混沌预测基本方法
5.1.1 全局预测法
5.1.2 局域预测法
5.2 VOLTERRA自适应预测模型理论基础
5.3 基于变分模态分解-VOLTERRA的模型预测
5.3.1 建模思路
5.3.2 预测指标
5.3.3 模型预测和结果分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相空间重构和Volterra的非线性寒区气温预测方法[J]. 何鲜峰,汪自力,何启,张宝森. 中国科学:技术科学. 2019(06)
[2]风速时间序列非线性特征分析[J]. 袁全勇,李春,杨阳,叶柯华. 热能动力工程. 2018(08)
[3]基于EEMD的太阳活动对印度夏季风的多尺度胁迫分析[J]. 李玉霞,陈玲玲,江亭桂,罗文,林振山. 地理科学. 2018(04)
[4]基于分数阶最大相关熵算法的混沌时间序列预测[J]. 王世元,史春芬,钱国兵,王万里. 物理学报. 2018(01)
[5]全新世气候变化与太阳活动百千年尺度周期分析[J]. 殷自强,刘冬雁,庞重光,玄春艳,康雪宁. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(07)
[6]基于EEMD的陕西降水量与太阳黑子活动关系分析[J]. 唐洁. 干旱区资源与环境. 2017(04)
[7]利用树轮资料重建黄河源区曲什安河1505—2010年流量[J]. 肖丁木,秦宁生,黄小梅. 中国沙漠. 2017(02)
[8]太阳活动影响气候的放大过程之时空选择性[J]. 肖子牛,霍文娟. 气象科技进展. 2016(03)
[9]太阳黑子与地球环境响应研究[J]. 陈沁怡,程达,董乐天,张星瑜,何芝瑾,张心竹,赵聆羽,金睿,沈新荣,杨益芳. 地理教学. 2015(16)
[10]秦岭中、西部地区温度变化的树木年轮记录[J]. 包光,刘娜,刘禹. 地球环境学报. 2015(03)
博士论文
[1]混沌时间序列中最大Lyapunov指数与关联维数的无标度区间自动识别研究[D]. 周双.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 2016
硕士论文
[1]脉动燃烧火焰温度时间序列的混沌分析与研究[D]. 李伟.浙江工业大学 2011
[2]基于混沌理论和BP网络的气温预测技术与方法研究[D]. 陈敏芳.南京信息工程大学 2011
本文编号：3691824
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