长期天气预报的进展王绍武赵宗慈北京大学。期预报的途径引言长期天气预报是气象科学的一个重要分支长期预报的研究是,。为国民经济服务的一个重要方面正确利用长期天气预报所提供的信息在经济尤其在农业生产中将,,。日本是对长期天气预报研究较多的国家之一日本气象厅前长期预报科长片山等曾汇集了日本的。‘’。能取得很大效益因此世界上不少国家早就尝试,主要长期预报文献闭包括种重要气象刊物,。进行长期预报工作据联合国世界气象组织与日本我们对年以后做了补充分三段时期分类统,,“仁’。气象学会联合调查当前世界上有个国家正式,计其研究情况表、发布长期预报其中做月季和半年预报的分别有,、。、。续个国家仅有个国家做半年以上的预、我国目前有月汛期及年度预报因此是世界上,表近年日本长期预报的研究篇数动力学碟理大气气候统计环流季节气候变化方法与其它总计报。预报时效较长的国家之一虽然长期预报有很重要的意义也有不少国家,热力学州州,一『几‘一自｝工乙曰,,,『。许多作者从事研究但目前水平还是不高,例如日一、、‘本的季节预报第,、为及个月气温预报淮确率分别但随机预报准确率为,一。。可见预报效果仅仅略高于随机预报川最近荷兰皇家气象局川对世界上种主要预报方案进行了检查其中包括的平均环流趋、、势法经过改进的利用海温的预报方法从表所列举的论文篇数可以清楚地看出,年代日本的统计预报方法研究较多,年代有所减少但仍占相当比重,。不过这时热力学及动力学的研究开始增加到,年代已占很大份量方法的,、、相似转移规律持续性及英国与西德的回归方法。研究迅速减少。这是一个重要的信号说明日本目,。年的预报检查结果是悲观的,按一只有前把更多的注意放在物理方面而不是放在方法上,。》转移规律及海温能达到但作者认为即使,完全是偶然性尽亦可达所以很难说预报有多,。大效果然而这个分析也表明冬夏预报较好过渡,日本每年春季召开长期预报技术讨论会会议,《》。总结多发表于研究时报表年代末之前集。中研究季节预报季节预报指针川出版之后重点,。季节较差苏联转向研究一个月预报近来又出版了总结川据日本,,只双」年报告〔说以。二二〔〕方法为主的自然季节预报,。的欧洲温度预报也得到一这两种预报效果似乎好一些但应考虑温度持续性较大一般要好报,,气象厅现任长期预报科长菊池报导日本正在研究一个层模式的方案用动力学方法做一个月预,指级别预报准确率同级为差级为差,,,。一。〕亦曾得到类似结论。级以上为得多一,为报对次数,为总。,为气候。因此,总的讲目前长期预报水平仍然是比较低大约这也就是为什么有人认为现在做长期预报器的机率。。是不适宜的原因所以在这种情况下一定要评论,,当前哪一种方法最有效是十分困难的也可能是意,一一及为报对及报错次数为,,。。义不大的而回顾一下最近一段时期长期预报研究的进展则也许是有益的因为它可能预示着改进长,总次数即日本气象集志欧文汇报研究时报及、、表本长期预报技术讨论会会议报告主要内容卷页次出版年夏季季节预报夏季季节预报夏季季节预报一个月预报一个月预报一个月预报一个月预报一个月预报一个月预报一个月预报气候变化副高台风,季节变化冷暖夏,初步小结日本海低压平流层,副高阻高晚霜,,梅雨夏季低温,冷夏阻塞平流层,,晚夏与初秋仲秋月和田英夫朝仓正,根本顺吉久保木光熙,朝仓正久保木光熙,、和田英夫朝仓正久保木光熙,和田英夫朝仓正,朝仓正阴根勇八,杉本丰田代茂夫,松仓秀夫朋根勇八,植木九州男森信成占,〕白一恤土习‘自上巧几山几八汽,一一一一一一一一一一。报片山在其接受藤原奖时发表讲话也把这称,表美国第三届到第六届气候诊断会。之为年之梦想由此看来节预报转到月内过程的预报日本从天气统计的季并对指数循环尺度的,,论文篇数卜今候另。统报预计数预报值谬、”口奋,｝任。一于冰一石几几叹卫卫上,。物理过程如能量转换等进行了许多研究将来还要转向数值长期预报。这种倾向从表也可以清楚地看出来。再看苏联他们的长期预报研究大部份发表于,年一补票引司川川海温其它。但从气象与水文》也可以看出一《各研究所的文集。些端倪表年代以来动力学研究大为增。加举世闻名的世界气候大会苏联代表,叮所做的报告川即为长期天气变化的数值,。自表年召开第一届气候诊断会议以来有关,。。〔’。〕实验研究甚至于苏联水文气象局长肪认为数值长期预报是解决长期天气预报的主要方长期天气变化的物理因子的研究占据了很重要的地位约占每次会议报告的,。对冰雪海温大气、、。向虽然直至年代大型环流法与天气统计法仍,〕’‘‘是日常业务预报的主要方法仁叫数值长期天气预,。。中的热量输送过程等进行了广泛的研究无论对分析还是预报都是十分重要的,这些工作举一个例’‘报方案尚在研制过程之中〔。〕子,过去人们一直认为北半球本世纪以来的变暖在。年代达到峰点但考虑了海洋的资料发现气温,。〔’。〕可能在年代最高这是非常重要的事件因,为气候变化是长期天气预报的背景所以气候变化,。趋势的估计对预报有很大影响,另外从表可以看出数值长期预报的研究,,,《》年气象与水文中有关长期预报的研究篇数化候变气与环气大流天气学统计海洋动力学总计方法方法表近?一一近两年在美国发展较快详细情况见介绍印,。一〕。、、同时表,还反映出大气环流的研究受到,。、这里面包括环流特征环流与天气的关,很大重视、、系环流的季节变化年际变化等问题的研究。可以。美国在相当长一段时间长期预报方法未见发说这方面的工作三十年来始终不衰,美国的气候,。‘的十年预报总结〔发表以来展年,诊断会议每年总是从回顾过去一年的大气环流与,〔关于预报方法仅写过一篇季节趋势预报的文章川,而他的两卷集中绝大多数都是海气相互作用的研。气候状况开始因此可以说注重大气环流的研究注意对各种,,‘。究〔幻直到最近几年才有一些天气统计或统计学工作发表这在每年一度的气候诊断会上有所反映,物理因子的分析加强动力学及数值长期预报方法,的研究是当前国际上长期预报研究的三个重要方。向由于篇幅所限我们不可能对这三个方面都做,一个评价而想着重就第一个方面即大气环流的研,,,,,少华竿万万竿明诸‘盛万、朋月,应“、、对。究进行一些分析即使这样也不可能谈到有关环,流的各种问题而仅仅集中于环流随时间变化的研,。究对于长期环流异常的空间结构的许多重要问、。」,题如驻波性正压性等图这里只好不涉及了,万多十图准两年周期产生的模型山“曾提出一个两年周期产生的模大气环流的准周期性振动众所周知大气环流与气候的年际变化,。〕型脚图图中代表大气代表海洋表,,称之为短期气候变化往往呈现出某种周期性但是,。、、、。示太阳直射北半球刀表示直射南半球,却是很不规则的周期因此只能称之为准周期,即、、、。、,工、,。,‘使最著名的个月周期振幅与周期长度也可以变,表示第第第第年及为相。关正相关反映正反馈负相关反映负反馈,,他举例,、、说如果为正而为负即可形成准两年周,,,,,,。化很大为什么出现这种情况一般认为这是因为地气,。。期例如为口亦为同,由于为正,,〕系统中存在着反馈过程所致等,,、理为口习亦为而从为一如图所,,曾研究了各种反馈过程虽然他们研究的是更长时,。。间尺度的气候变化但是其基本思想是值得注意的,示即成为两年周期,。年周期是另一种重要的周期它关系到,下面我们举出两个准周期振动形成机制的设想〔制川一表一年周赤道冷水冷暖期一形成机环流…弱强中太平洋气压东太平。气压……低高‘高氏…一…东太平洋气压高低赤道东风强弱一…?“环流南方涛动与厄尼诺现象表超长波波数占优势月数,。〕陈烈庭川曾分析了东太平洋海气的相提出了一个包括海温一大气环流负反馈机石,互作用。制的设想表指出自东太平洋气压高或低出发经过一系列海气相互作用最后导致东太平洋气,,压降低或升高这个过程约需个月然后再由,,低或高到高或低又需约个月共合个月,认…。左右完成一个循环即大约相当年周期,除此之夕自然还可能有其它过程形成各种各从。样的淮周期振动甚至上述两种机制的设想也许,。还存在不少问题但地气系统内由于不同反馈机制理。产生准周期振动则完全是可能的各种淮周期振,。动成为大气环流与气候年际变化的主要组成部份。我们可以举一个例子北半球毫巴月平均图上。超长波有明显的年际变化郎〕表给出近。每一年个月内前种波占优势的月数年中表中凡连‘。某一种波占优势达到个月以上用括弧括出显。、、、、然某年一种波占优势则过了几年之后又增强,例又如波均较强前年间隔,。。年后,年间隔年表给出每一种超长波峰值如波在年很强年之后年又增强,表超长波波数周期次…卜…一丁可一丁丁不万下几一下丁刀一万自回归取项效果最好这就意味着考虑前年的,环流状况最重要这可能与上面所谈到的超长彼准,周期性振动有一定关系。大气中的韵律活动我国的长期预报以汛期预报为最主要每年,碑总计‘月及月中央气象台和长江流域规划办公室都要组。织大规模的全国性会商讨论在汛期预报中人们,、、。。间的距离年数为…年出现的次数可见应用最多的是间隔约一个月的相关关系作者。以一年为主其中一年最为常见,经验证明适当考虑大气环流这一变化特点,最近总结了年代以来我国夏季降水预报的个指标发现指标与预报月相距一了个月的有,,一对长期预报是有益的。。例如北京大学曾提出一个北个占了一半以上,这种时间上不连续的现象我们,〔毫巴月平均环流年度预报的方案川后来,。〕。半球称之为韵律山韵律并不限于由冬到夏黑龙江。又加以改进称为平稳加相似召方案即先对气象局早就应用前一年秋季鄂霍次克海高压报当年。毫巴月平均高度做纬向谐波分析取一波,对谐春季降水大气物理所用冬季海温报夏季降水江苏,,。波系数采用平稳随机过程预报每次预报取纵向序气象台用春季环流报秋季天气海洋总台用夏季海,。〕列例如用温报冬季海冰这样的例子很多,这说明半年左,年一年月预报年。月为了解决预报图方差较小以及空间上若干不连续的向题把预报的距平图与历年该月距平图对比,。右韵律现象是相当普遍的无独有偶的是苏联最近的一些研究也得到了,。。。找相似然后用一个相似平均作为预报图,自类似的结果叮强调夏季海洋对冬季大气环、年即个、值按纬圈按月年月到年月的预报结果给在图,月共做了图中为月一。一,。一,‘协娜问知。及按年平均由于相似是用东半球所以预报检查,落后月数“仁〕图北大西洋云盖与其后列宁格勒温度相关。二只仁〕流的作用仁则发现北大西洋夏季云。量与苏联欧洲部份冬季温度关系最好图他对这个负相关的解释是洋吸收太阳辐射因而影响海温进而影响欧洲冬季,,夏季云量多寡会影响北大西多马拼赢兜即一,蒸声瓤一除继熬檐。,气温。个月的指标也很多同时还指出在其它月份的预报中相距一表。与我国的结果非常相,州卜、毫巴月平均环流预报检查。似“美国在研究北美气温季节变化时吻,发现冬季与夏季的温度与落后两个季节的温度相关、图。、较好等〔对温度场做经验正交函数分析并计算时间系数的落后相关按季节列于表,,。也只包括东半球虽然总的预报水平不高。间序列的增长预报效果似乎有一定提高,但随时这可能,。。表中括弧内数字为计算结果两者基。是样本增加的结果有趣的是这种方案经过试验,苏联预报指标与预报月的关系〔幻。表本一致冬季与春季温度相关不大但与夏季落后,。则有比较明显的正相关冬季落后有较大正相关同样夏季也是与其后的。春季与秋季主要是有预报月指标月相距月川预报月指标月相距月。一定持续性与落后个季节相关较好,由此看来半年左右的韵律是一种相当普遍的,。现象不只在东亚在欧洲与北美也有反映现在问,,。题是如何解释这种现象不少作者提出了一系列的设想表。我们现在还很难判断这些设想的机。制究竟有多大可靠性不过跨越季节的关系很难,一一一一一一—一一一一一一一一一一一一一一一一一。」一表北美季平均温度的落后相关〔一一,一冬夏春秋一一一一一表几种韵律形成过程的设想作者及发表年代〔‘’,徐群等〔减恒范等上年一月南亚高压弱服上年月北太平洋海温暖冷高原积雪多沙当年一月海温暖冷春夏高压热源弱临一月北太平洋高空脊强弱盛夏南亚高压弱涨东亚大槽深浅长江伏旱弱涨渤海海冰多少一一一,,几月“夏北大西洋云量多少夏北大西洋海温冷暖冬北大西洋海温冷暖冬苏联欧洲气温冷暖〔」,陈烈庭等吉林省气象台冬春高原积雪多少冬季高原降雪多少下垫面反照率大小夏季热源弱强初夏热源弱强南亚高压弱强青藏高压弱强东北夏季气温低高季节变化迟早华南前汛期降水多少们,“”用大气本身的记忆力来解释是很明显的。。而这里西风漂流区海温与同时及相邻月海温有一定关系、多至少有两种下垫面状况是值得注意的一是海温另但以后显著正相关区逐渐缩小到,月己无明显相。。、一是青藏高原积雪海洋在夏季吸收太阳辐射温,关可是月月正相关区又迅速增大甚至达到,。度上升冬季释放热量给大气因此形成夏季对冬季,,比同期月正相关区还要大明显地反映出海温。。。的关系图是对这种关系又一证明图中给出的韵律现象图则间接地表现出高原积雪的作。月西风漂流区海温与各月北太平洋海温的相关分用图中给出月与一月毫巴高度相关和。。布等值线为相关零线粗线及,信度线,月与一月高度相关的差值可见自春到夏正。。达到信度的正相关区用斜线画出可见月相关增加的地区大致与,米等高线轮廓相当。却也发现了一些有趣的现象如开始已指出过渡,。。季节预报效果较差图也说明月最低另一个特点是低纬似乎比较容易预报这在图上反映,群习耳月。“最清楚从图中随纬度的变化可以看出效,““果最好以北无任何预报技巧可言一,,何国壁夔。甚至为负值这种中高纬与低纬的差异甚至也影响到预报指。“作者研究东北低温的季节预报时〔〕,标上就发现低纬度指标是持续性的常可延续数月以至半年而,,匹三中高纬的指标则往往是韵律性的只出现在若干个,。月之前很有趣在研究北美暖夏,“形成过程时也发现。夏季温度与同期,。度为正相关图中纬最突出但与前期,毫巴高一个月月刃蓟区酬一一弓初礴瓢一一一多匆印图置匾月西风漂流区海温与各月海温相关“浮仁〔”’图美国夏季温度与毫巴纬圈平均高度相关月之前中纬度高度为负相关负相关最大值在一,。“个月前但低纬度一则正相关持续了。一年以上为什么低纬与中高纬有这样大的差异很可能,。与低纬度环流之持续性大有关图给出毫巴。“高度持续性随纬度变化曲线显然以北持续,“。相关仅却高达。持续性大环流,,图月毫巴高度与一月同点高度相而。关减月与一月高度相关月际变化小自然要容易预报一些,、。。、现在再回过来看季节变化问题图中三条曲线分别为毫巴高度,一。毫巴厚度及海平面气压的持续性。它们有一个共同的特、可以设想当冬季高度高时积雪少致使夏季温度高,。高压强不过这还要有足够的积雪资料进一步证。明总之虽然上述韵律过程还缺少严格的理论证,明但是事实证据还是比较充分的不少韵律关系,,,在限期预报中起到了良好的作用因此说明关系是,。比较稳定的我们认为这是近些年来国内外长期,预报工作者注意到的一个重要事实应给予足够重,。。。图毫巴月平均高度持续性随纬度变化“。〔点在过渡季节持续性最小,,,。视大气异常的持续性早。目前长期预报总的水平不高但是仔细分析,。就指出这是因为过渡季节环流特征变化大,作者。认为最根本的是这时冷热源变化激烈,图为,一,,,“冷热源的月际变化纵座标向下,很清楚夏〔,。季冷热源变化最小这时环流也比较稳定,、、。图的三条曲线分别为北太平洋海温的,,〔,,,。一。一,亏,,一,只玫,刀水八坦刀只八只,八,〔〕池〔〕,江毛及,、,二。）切爵〔｝阵瘫殊岑｝』『决一碑一一一,一及,盯一几,只一至众度瓜持给性“刀池,一,广、每俞诊生蓦下阵｝日然〔〕季节予报指针上卷,下卷本气象厅,,、仁〕一力月予报指针日本气象厅,〕,,一,,众宝洋平人海敬温祥持北弘拍阳肠,,,一,。从几、八,池刀从,,刀且,水止泊登一命拿毕蟒嚣”八几及,一祖潮探区黑冷‘‘‘一一一,,夕之寸,〕,,,含图大气环流与海温的持续性与冷热源持续性西太平洋副高面积指数的持续性,峨〔。,,,曰米代仄只“及池,及刃及地,且曰八且仃班,,““,只中”只仁〕及〕及〕,,,,,叻,,,,,,“,及黑潮。吐刀只双几八几,只曰海域冷热源可见秋季副高持续性小时也正是海,几至‘及,。温的持续性最低时这时冷热源强度很弱,因此以上提到的两个问题,低纬容易报,饱〕,而过,,及卜,八,只八及及渡季节不容易报可能均与大气环流的持续性随时,。间及空间的变化有关如何在长期预报无论是动力学的还是统计学的方案中考虑上述事实也是一个重要的问题乙习八几,工,。介八八且众,只池,几分,,以工圣,几只以”,八飞戈“及,结束语咖池,当前国外长期天气预报研究的重点有三个方〔〕,,一,一,,面大气环流长期变化各种物理因子数值长期预,,?一,,。报方法我们仅就第一方面的三个问题进行了讨。论这就是准周期性振动韵律与持续性自然大气,,,主,〔」?。环流长期变化的研究绝不只限于这三个问题因此,,一,,。本文只能说是讨论了长期预报进展的一个方面。漏错误之处请读者不吝指正?遗,,,,,〕一,参考文献。」,,,一〔〕,模糊数学在气象中的应用简述陈国范气象科学研究院“,”模糊性是指难以绝对地定义的事物的内涵与也就是客观事物在差异的中介过渡时所呈现出现已经冲破了万物有定数的机械论观点和处理事物的随机性提供了方法论的基础为研究把数学,,外延。。的亦此亦彼性这是客观事物固有的特性之一人对。的应用范围从必然现象扩大到偶然现象但是事,。事物的认识与判断必然会带有一定程度的模糊性物的不确定性除了随机性之外还有模糊性如果这,。方面的处理得不到解决仍然要使许多学科被摒弃,对具有模糊性的事物作出迅速判断是人的本能在。电子计算机高度发展的今日人们越来越迫切要求模糊数学的产生正为日益复杂化,在数学大门之外“”。这个被誉为电脑的工具能具有人脑的处事功能模糊数学作为研究与处理模糊性的一个数学分支就、、的现代科学研究提供条件为哲学经济学心理学,及管理学等软科学进人数学境界开阔途径也为气,。认为数学只能涉及测、、象学地震学医学及农学等半经验科学扩大了研究范围把数学的应用限度从精确现象的领域扩大到,是在这样的时代背景下诞生的人们通常有这样的概念,。。度和运算数学问题的求解都是精确的,概率论的模糊现象的领域尹口尹、之矽台零落常名孕妙奋召嘴召食必守之嘴召佗之嘴名偏昌心乡宙乙嘴之佗,之咤也嘴老佗唱佗己命老门心唁芯心名它之佗名佗之导乙心之嘴杏公之卜云己心乙生之有声乙佗也嘴也佗老嘴之心之布杏言之崛之嘴之布杏宕峡沦,,一,,一,,一,、、〔〕徐群曹鸿兴李瑞芸毫巴中低纬大气环流,和长江中下游梅雨一伏旱的长期联系同〔〕,,。〕王绍武。,美国的气候诊断会议,气象科技,期,、〔〕恒范王绍武减〕王绍武美国第六届气候诊断会即将发表海温韵律与海冰的长期预报海,,,,一也,,〔〕洋学报,,、〔〕陈烈庭阎志新青藏高原冬春季异常雪盖影响初,夏季风的统计分析同〔〕,〔吉林省气象台吉林市气象台毫巴极涡和南,,,,,,一一,,,一〕亚高压与东北地区夏季持续低温的关系长期天气,一预报文集气象出版社,,、〔〕宗慈王绍武赵发表东北夏季气温的季节预报即将,,,,一,,。一,〔〕陈烈岛北太平洋副热带高压与赤道东部海温的相互作用中长期水文气象预报文集第二集长江,,,流域规划办公室,,,一五,、〔〕王绍武赵宗慈长期天气预报基础,,〔〕北京大学地球物理系统计预报组北半球,毫巴月理一,,,,、、臼〕赵宗慈王绍武陈振华维持与破坏同〔〕,平均环流形势统计预报试验数值预报和数理统计,预报会议论文集科学出版社了,,大气环流与海温异常的,、、〔了〕赵宗慈王绍武陈振华发表〕,韵律与长期预报中,即将互,,,,〔,,一,,、、王绍武赵宗慈陈振华月乎均环流异常的持续性与,韵律性和海气相互作用即将发表,〔刀仄认及池,,,,,一、〔。」陈兴芳杨义文西太平洋副热带高压的周期变,化副高的长期变化与长江下游汛期旱涝关系的初,步研究,」,,,,,