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全球变暖、时滞和混沌控制对Caputo分数算子框架内混沌大气传播模型动力学的影响。 (英语) Zbl 1530.34043号

概要:Lorenz-84气候模型是一个简化的数学模型,描述了大气对流的混沌行为及其对全球气候模式的影响。它捕获了西风运动中混沌行为的存在,并有助于理解初始条件敏感性的概念。但正如多年来观察到的那样,由于大气温度的上升,西风带正在增强。在这项工作中,我们修改了旧模型,以观察由于全球变暖和时间延迟导致的系统行为变化。改进后的模型使用Caputo分数导数进行了推广,以提供具有记忆效应和非局部行为的系统的更准确表示。新模型的稳定性已在所有平衡点进行了测试。利用Picard算子和Banach不动点定理,证明了新模型存在唯一有界解。据观察,随着分数阶(α)从0.80降至0.50,全球变暖的唯一影响使系统从混沌状态逐渐变得不稳定。此外,新模型的分岔点也发生了变化。计算了不同分数阶的所有三个Lyapunov指数,以确认修改模型中也存在混沌。利用滑模控制理论,对改进后的混沌模型构造了混沌控制律。有趣的是,当修正模型中考虑时滞的影响时,混沌完全消失。由于我们提出的延迟修正模型在所有分数阶(α)小于0.85的情况下都显示出渐近稳定的性质,因此它更适合于对西风带强度进行更准确的预测。

理学硕士:

34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
34A08号 分数阶常微分方程
86A08型 气候科学和气候建模
34甲10 常微分方程问题的混沌控制
34立方厘米05 积分曲线、奇点、常微分方程极限环的拓扑结构
34D20型 常微分方程解的稳定性
34C23型 常微分方程的分岔理论
34D08型 常微分方程的特征和Lyapunov指数
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全文: 内政部

参考文献:

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