模拟厄尔尼诺-南方涛动的耦合非线性时滞系统中吸引子的共存

我们利用一个模拟两个子区域时间模式的模型，研究海表温度异常的动力行为，该模型模拟的行为类似于厄尔尼诺-南方涛动。具体而言，我们展示了模型系统在自延迟、延迟和区域间耦合强度这些参数空间中解的存在性、稳定性及其吸引盆。模型中振荡的出现或抑制是一个至关重要的动力特征，因为它标志着类ENSO振荡的存在与否。与著名的ENSO低阶模型将邻近区域对目标区域的影响建模为外部噪声不同，我们将邻近区域视为耦合的确定性动力系统。不同参数使我们的模型产生丰富多样的动力模式，从稳态和均匀振荡到不规则振荡以及振荡吸引子的共存，且无需显式引入噪声。有趣的是，若我们取两个子区域的自延迟耦合强度，使得一个区域的温度在未耦合时趋于不动点状态，而另一个系统处于振荡状态，则在耦合后两个系统均表现出振荡。我们显式地获得了模型中不同稳态和振荡态的吸引盆。我们的结果可能有助于预测厄尔尼诺（或拉尼娜）的进展，因为它指出了子区域中初始海表温度异常的何种组合可能导致厄尔尼诺/拉尼娜事件。特别是，该结果建议使用一个区间而非当前所用的单一值判据来估计厄尔尼诺或拉尼娜的进展。