界壳量化及其在气象中的应用
界壳被定义为处在系统外围能卫护系统且与环境进行交换的中介体,它是系统的一部分,又和环境相毗邻.可以说,不论在那里,不论从事何种工作或研究,都会遇到界壳论问题.界壳的基本结构要素为界壁和界门或通道,它以其界壁来卫护系统,以界门来为系统进行交换,故界壳的基本功能要素是卫护和交换.设界壳元素为界元u,其卫护度为μ(u),交换度为ν(u),也就是对每一个界元u都给定一对值μ(u),ν(u)∈”0,1”,μ(u)+ν(u)≤1.μ,ν可以根据专业知识事先给定,如同模糊集合论中给定隶属函数那样;也可以运用量测数据来计算.有了μ,ν,就可以对界壳的总卫护度和总交换度进行对比分析.也可以对不同界壳作定量比较;进一步可分析界壳功能的时间演化,并建立数学模型,对未来制作预报.文中以城墙为实例进行了计算和分析.一个复杂性高的系统,相应地它的界门复杂程度也应高,否则界门胜任不了系统与环境交换的需要.定义一个指数来定量地描述界门,称为界门复杂性指数.应用它对气象服务作了量化研究.1980年代和当今气象服务其界门复杂性指数分别为2和3.32,由此可明显看出,当今的气象事业得到了长足发展.气象部门作为一个系统来研究,显然不同于诸如铁道、水利等部门,占主导地位的是信息流而不是物流.气象信息的交换都得通过‘气象界门”,否则无法进出气象系统.可以说,气象部门是一类典型的信息型界壳系统.因此,界壳论在气象中就有其用武之地,例如,不少受灾群众因缺乏快速通讯设备而不能及时得到气象预报而遭伤害乃至死亡;又如,城市热岛效应就是因为向外散热通道太窄,以致热量堆积在系统(城市)内的结果.界壳论若要进一步发展并获得广泛应用,界壳的量化是必须要做的.现在提出表征界壳功能的变量及其函数,为界壳定量计算迈出了重要一步,无疑是个坚实的成果.
系统周界 界壳 定量化 表征函数 气象信息
曹鸿兴 牛保山 封国林
中国气象科学研究院,北京,100081 河南商水县气象站,商水,466100 国家气候中心,北京,100081
国内会议
北京
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2010-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）