用于湍流流体连续动力学模拟的元胞动力学系统模型

大气流动表现出长程时空相关性，表现为全球云盖模式的分形几何结构，以及从湍流（毫米-秒）到气候（数千公里-年）所有尺度时间涨落功率谱的逆幂律形式。长程时空相关性在自然界动力系统中普遍存在，被认为是自组织临界性的标志。气象理论中标准的湍流流体模型无法令人满意地解释大气流中观测到的多重分形（时空）结构。用于大气流模拟和预测的数值模型受确定性混沌的影响，并给出不切实际的解。确定性混沌是迭代计算中舍入误差增长的直接结果。有限精度计算的舍入误差在迭代计算的每一步平均翻倍。舍入误差将传播到主流计算中，并在包含数千次迭代计算的长期数值积分方案的数值天气预报和气候模型中给出不切实际的解。最近开发的一种用于大气流的非确定性元胞动力学系统模型预测，观测到的自组织临界性是控制流动动力学的类量子力学所固有的。此外，弦状大气流轨迹的分形时空结构被分解为连续的涡旋。涡旋环流遵循开普勒第三行星运动定律，因此涡旋惯性质量在所有尺度（从微观到宏观）上都遵循牛顿万有引力平方反比定律。