天气预报15天

冷热不均，旱涝频繁，几年一大变，一年几小变，这就叫做长期天气变异，或者叫气候异常。长期天气预报的任务就是在一个月、一季甚至一年前预报这种长期天气变异。老天爷为什么会有变异?这个问题说来话就长了，它的变化和下面的几方面因素都有关系。

　　1.会变脸的太阳

　　寒来暑往，秋收冬藏.这是尽人皆知的规律。之所以如此，太阳给我们地球送来的辐射热的季节变化使然。夏至时，太阳直射北回归级(即北纬)，北回归线以北的地方得到最多的热量。

　　夏至以后，太阳光直射的地方逐渐南移，北回归线以北的地方 入射角逐渐减小，得到的太阳辐射也日渐减少。到冬至时太阳光直射点达到最南纬度——南回归线。随着太阳辐射的变化，天气由夏 天转入冬天。这种季节变化主要决定于太阳光入射角的变化。地球 绕太阳公转的轨道是一个椭圆。有人以为夏季比冬季暖是因为夏季 地球离太阳比冬季要近。

　　其实相反，夏季地球离太阳比冬季反而远。但是地球的轨道可 不像鸡蛋那样的椭圆，它其实和圓差不了多少，因此冬夏地球离太 阳辐射的影晌远不如太阳光人射角的冬天变化。冬夏变化妇孺皆 知，用不着做预报。需要预报的是当年夏天是比往年热还是凉，当 年冬天是比往年冷还是暖。我们往往更加关心的是当年雨多还是雨 少，特别是夏天的旱涝情况。

　　问题在于，太阳年复一年地在我们头顶升降，它送给我们的热 量为什么各年不一样呢?原来，太阳有时会变脸。根据资料，太阳 每年送来的热量是有变化的，比如说，太阳上黑子的数目(它在一定程度上反映太阳辐射的强度)各年就不一样。现在有人用太阳上 黑子的变化来做长期天气预报。

　　还有人认为，太阳辑射变化的量虽然不大，但这种微小的变化 有时会干扰大气的运动。大气有时处于一种状态，有时处于另一种 状态，有时正在两种状态的十字路口徘徊，偏偏在这时候太阳辐射 发生了变化，太阳就在这个节骨眼上落井下石，把大气运动引向危险，造成旱涝灾害。

　　地球上的大气就像一口大锅里的水，天上的太阳当然能把它直接晒热，但它主要是靠地面这口大锅烧热的。原来大气只能吸收很 少一点太阳辐射，大部分太阳辐射被地面吸收，然后又由地面发出辐射加热大气。烧开水的锅是用一种材料制成的，表面受热比较均 匀。可是，“烧"空气的大地这口 “锅”不仅表面十分粗糖，而且 非常不均匀，有山有水、有湖有海、有髙原、有平地、有森林、有 草地、有农田、有荒原、有城市、有农村。因此，尽管在同一纬度，太阳十分公平地送来同样多的辐射热，但不同地方反射到大气中用来加热空气的辐射热就不一样多了。

　　如果一个地方的地面永远不变，它的影晌当然也就不变。然而我们的地球天天在变，今天这里盖工厂，明天那里修公路;今天这 里修水库，明天那里挖矿山;今天这里大片绿化，明天那里乱砍滥伐。这样一来，搞得空一阵热，一阵冷;搞得这里发洪水，那里 闹旱灾。

　　2.大气是个猴子脸

　　太阳有时会变脸。那大气呢?大气脸面的变化就更大了。去年 11月15日来寒潮，今年11月15日未必来。去年冬天来了 5次强 冷空气，今年则可能来2次或3次。

　　再说，给我国旱涝造成很大影响的副热带高压常年南北东西地摆动。去年夏天7月初移到华北，华北地区进入雨季。今年它偏偏长时间赖在南方不肯北上，弄得南方没完没了地下雨，此方醅热难当。这就叫做大气环流变异，是这种变异造成了不同年份的不同气候异常。

　　我国是一个季风国家，季风的强弱各年不同，因此各年的旱涝状况有很大差异。我国下雨的水汽大多是南风吹过来的。然而每年 的南风强度不一样，吹来的水汽也就多寡不一。光有水汽还不行， 还要有北方来的冷空气把南方来的暖空气中的水汽抬起来才能降雨。正常年份，6月中旬至7月上旬是南方的梅雨季节之后华北进入雨季。

　　如果冷暖空气强度适中，雨量就适中，这就叫做风调雨顺。但是有些年冷暖空气交汇在长江流域的时间特别长，或者强度特别 强，长江流域就发生洪涝了。如果反过来，交汇时间很短，或者强度弱，称为“空梅”，就干旱了。对别的地方也是一样。

　　由此看来，我们头上顶的是一个偏心的老天爷，他往往做不到一碗水端平，今年给这里多下点雨，明年又给那里少下点雨，弄得这里旱，那里涝。

　　西南季风把印度洋的水汽输向我国大陆。有些水汽辛辛苦苦爬上青藏高原，有些水汽穿越近乎南北走向的横断山脉的千沟万壑， 千里迢退来到中国。由于崇山峻岭的阻隔，这些水汽较难深入我国内陆腹地，但有时也会不辞辛劳到达河套以北地区。

　　闻名中外的雅鲁藏布大峡谷就是一条水汽的通道。来自太平洋 的东南风也常把大量水汽输向我国。还有些水汽则是从南海北上造访我国的。在夏季，东北季风也会把鄂霍次克海和日本海的水汽输向我国东北。

　　在冬季，偏东气流常把东海的水汽输向我国大陆，这是华北降雪的重要水汽来源。当然，大陆上的水汽也可随风由一地飘向他 处。新疆的降水主要就是本地和大陆其他地方的水汽造成的，大西 洋上的少量水汽有时也会飞过欧洲前来光顾。

　　可以说，正是大气环流的变异造成了季风的强弱不同，造成了 冷空气的强弱不同，从而使各年季风雨的强度不同。这就是各年的 旱涝状况大相径庭的直接原因。

　　髙空有一个天气系统叫阻塞高压，对我国旱涝有重要作用。冷 空气顺着阻塞高压的飞流南下，当与暖空气遭遇时就产生降水。如 果阻塞高压呆几天就走倒不要紧，要是它赖个十天半月不走，事情 就麻烦了。冷空气就一次次南下，一次次引起降水，这就会造成洪涝。

　　1954年，夏季长江流域的洪涝就是两个阻塞高压在乌拉尔山 地区和郓霍次克海地区各霸一方造的孽。大气中长时间出现了阻塞 高压，这说明大气环流出现了变异，异常的气候就发生了。

　　水在不停地流动，水波也就不停地荡漾。大气也一样，大大小 小的波动没完没了地在大气中撒欢儿。有的波动特别大，并且在全 球的固定范围内活动，我们叫它准定常行星波。可是，有时这种准 定常行星波偏偏剑走偏锋，跑到它的领地外捣乱。这当然也是一种 大气环流变异，也会产生异常气候。

　　3.深深的海洋

　　地球表面不全是陆地，而且大部分不是陆地，海洋占了地球表 面的71%。海洋和陆地有很大不同，陆地很快就晒热，也会很快 凉下去。海洋起来很慢，一旦热起来了也不容易凉下去。

　　印度尼西亚附近的太平洋，海水常年比别的地方热，人们叫它 西太平洋暖池。暖池加热了空气，空气上升后再跑到冷的地方下 沉。不同的年份西太平洋暖池的温度不同，带来的气候也就不同。 如果仅仅是海洋影响大气也就罢了，偏偏反过来大气又影响海洋： 人们常说，海上是无风三尺浪。空气到了海上，吹动了海水， 海水从这里流到那里，海洋的温度分布当然要发生变化。这下就麻 烦了，究竞是大气影响海洋，还是海洋影响大气?简单的回答是没 有的，它们是相互作用相互影响的。

　　科学家发现，西太平洋暖池湿空气对流活动的强度很好地反映 了西太平洋的热状况。对流活动的强度变化影响了它周围的大气， 在大气中产生一种叫准定常行星波的波动，这种波动向西北万向传 播，从而影响我国东部的大气环流，影响我国江淮流域的降水。对 流活动强时，江淮流域旱;对流活动弱时，江淮流域涝。

　　海洋温度的变化不限于表层，海面以下的温度变化也是很大 的。西太平洋暖池温度的变化往往是从海面以下幵始的。因此，监测海面以下温度的变化对做好长期天气预报是十分重要的。现在， 海面以下温度特征已经用于长期夭气预报。深深的海洋在很多方面 对我们人类还是一个谜。大洋深处究竞怎么样呢?目前人们还了解 得很少。但是，深海的情况对我们仍然是很重要的。

　　海洋上还有一个怪现象，叫做厄尔尼诺，就是太平洋中部和东 部赤道地区海水温度异常升。这个地区本来是一个冷水区，发生厄 尔尼诺时，这里上升运动加强，降水猛增，常常导致这一地区的岛 屿和美洲西海岸的一些国家如厄瓜多尔、秘鲁、智利等暴雨频繁， 洪辨成灾。相应地，西太平洋暖池这个全世界海水温度最髙的地 区，海洋温度下降，下沉气流加强，降水减少，干旱严重。对我国 来说，发生厄尔尼诺的年份，南方多雨北方少雨的可能性大，东部 容易出现冬暖夏凉的气候。

　　还有一种叫拉尼娜的海洋现象，她的主要特征是太平洋中东部 赤道地区的海水温度异常偏低。一般来说，拉尼娜的影响和厄尔尼 诺的影响是相反的。

　　大气中有一种叫南方涛动的现象，说的是印度洋和印度尼西亚 地区与东南太平洋气压的反相振动。人们发现厄尔尼诺与南方涛动 配合得相当好，因此，便索性把厄尔尼诺这种海洋现象和发生在大 气里的南方涛动合在一起研究，称之为厄尔尼诺7南方涛动，或者 用它的英文缩写的音译，叫它“恩索”。恩索现象是影响我国旱涝 的重要因子之一。

　　4.地上和地下

　　我们人类住在大陆上。这个大陆表面大多十分粗糙，非常不均 匀。这样的大陆对它上面的大气有巨大影响。不同的地面吸收太阳 辐射的能力不同，向大气放射的热量也不同，造成的阴晴冷暖也就 不同。

　　地底下对大气有没有影响呢?这方面人们的了解还裉少。地球 半径有6370千米，而人类的钻头最多只能钻儿十千米，还是需要 钻哪儿才钻哪儿，谈不上全面的地下探测。

　　有人研究了旱涝与地下1.6米和3,2米处温度的关系，发现异 常高温和多雨区相对应，异常低温和少雨区相对应。这种关系已经 用于旱涝预报。另外有人认为，地震与旱涝有某种联系，并且把地 震活动用于旱涝预报。

　　5.危险的冰雪

　　地球就是这么怪，有热带海洋也有极地水原，还有冰原周围的 浮冰。冰太白了，它能比别的地面反射掉更多的太阳光。夏天，极 地的冰给大气降温。冬天，极地的冰为大气保温。全球海冰的面 唐古拉山之间，有一道东西向平直贯通的谷地，在谷地中由西向东 流淌着青藏高原上第一条大河，仅次于长江、黄河、黑龙江和珠江的中国第五大河，这就是雅鲁藏布江。

　　雅鲁藏布江，实在是世界上一条最高的大柯了。说起这条最高 大河其实它还是一条国际河流，它在我国境内流淌2000多千米; 雅鲁藏布江从国境巴昔卡出去之后，就流淌急泻在恒河平原上，改 称布拉马普得拉河，最后经孟加拉国纳入恒河注入印度洋孟加拉 湾，并在孟加拉湾的海洋下形成世界上最大的水下三角洲。这条河 流实在是很有特点的一条大河，它不但流经不同国家和不同地理单 元，而且显示出其不同地域的河流特性的巨大反差，更孕育了不同 民族的古老文明(文化)。

　　差异中最令人称奇的是雅鲁藏布江下游切过东喜马拉雅山，围 绕喜马拉雅山东端尾闻的最高峰南迦巴瓦峰(7782米)，形成一个 举世无双的奇特马蹄形大拐弯，而且这个大拐弯更以长496.3千米 的巨大连续峡谷的形式，切刻在青藏高原东南急陡的斜面上，成为 青藏髙原上最大的水汽通道，上承雅鲁藏布江中上游，下接布拉马 普得拉河，构成世界最大峡谷的特色，令世界为之瞩目。 各种因素互相作用 太阳辐射、大气环流、海洋、大陆、冰雪、高原等等，都来影 响我们的气候，都来干涉我们的长期天气过程，把个好端端的长期 天气过程弄成一个大花脸。这个大花脸就猴子一样，几年一大 变，一年几小变，旱涝频繁发生。

　　除太阳辐射这个外源以外，大气、海洋、陆面、冰雪圈、生物围组成了一个系统，我们叫做气候系统。如果把岩石圈加上，就是一个地球系统。正是地球系统各圈层之间的相互作用，操纵了长期天气变异，产生了各个地方的早涝冷暖。

　　生物圏对气候有很大影响。青山绿水和茫茫戈壁，气候显然有天壤之别。人也是生物，也可以归入生物圈。但是，近年来由于人剔除，然后建立包含重要预报因子的预报方程。当然，一个预报方程不可能也没有必要穷尽所有的预报因子。由于一个预报方程包含多个预报因子，因此这种方法被叫做多变量预报方法。当然，由于 各人的经验和理论不同，选出的预报因子和建立的预报方向也不同。

　　9.时间序列预报方法

　　首先需要说明什么是时间序列。北京年平均温度资料是以什么为次序排列的呢?显然是以年份先后的次序排列的。我们把以时间 为先后的次序排列的资料叫做时间序列。

　　时间序列能预报吗?能!统计学家想出了很多办法。历史是现 实的一面镜子。从历史资料这面镜子我们可以把握历史前进的歩伐，知道过去对未来的影响。统计学家经过研究，建立了许多数学模式，应用这些模式，我们就可以用前面的资料预报后面资料的数值。例如，用最近5年的年平均温度预报下一年的年平均温度。这 就叫做时间序列预报方法。

　　因此，我们在做年平均温度预报时，可以经过仔细的研究，找出影响年平均温度变化的若干预报因子，用多变量预报方法进行预报。也可以在认真研究年平均温度演变规律的基础上用时间序列预报方法进行预报。能不能把这两种方法结合在一起使用呢?当然能!已经有科学家这样做了。

　　刚才我们讲的预报方法属于统计学方法。统计学方法看重丰富的历史资料，强调各种现象间的联系和综合分析，但往往难以理清长期天气过程的内在物理规律.动力学方法看重长期天气过程的内 在物理规律，但在建立预报方程时必须做一系列简化，而旦只能应 用一个时刻的资料，似嫌偏颇。能不能把统计学方法和动力学方法 结合在一起呢?能!这就叫做统计动力学方法。

　　统计动力学方法花样很多。有的把动力学方法的计箅结果输入到统计学方法的预报方程中，从而得出预报结果;有的从动力学方程出发，求出预报对象和各种预报因子之间的关系，再用多变量预报方法做预报。有的把动力学方程加以改造，使它能够包容历史资料。这就使变形后的动力学方程能够表示大气对过去的记忆，因而 被称为自忆性方程。还有一种是应用非线性动力学概念，建立所谓相空间预报模式。

　　动力学方法的基本特点是初值问题。就是说，做预报时只用初始时刻一个时刻的资料。但是预报员做预报时则用大量的历史资料，信息非常丰富。有人讨论了将历史资科用于数值预报的问题， 设计了预报模式。这是统计动力学方法的又一形式。

　　尽管动力学方法在长期天气预报中的作用不断增大，统计学方法和有些统计动力学方法仍然是目前日常业务预报中使用的主要方法。可以说，统计学方法和统计力学力法以及预报经验在长期大气预报中起着兜底的作用。

　　在这里，我们想引述一段著名经济学家凯恩斯1933年在剑桥大学对他的学生所说的话。他说：“经济学家所知道的总是比他自己所能够说出的多：又说：“当你采用完全精确的语言时，你就是试图在没有思想能力的人们面前表达自己的思想。”现在，我们可以这样说，人们关于长期天气过程的知识可以分为三部分。

　　第一部分，已知的长期天气过程的动力学知识，这些知识可以 写成动力学方程，并且可以用以建立长期天气预报的数值模式。这 就是采用完全精确的语言表述的那一部分。

　　第二部分，通过分析资料得出的长期天气过程的统计规律，这 些知识可以用以建立长期天气预拫的统计学模式。这一部分常被一 些人说成是缺乏物理基础的，因而是不够科学的。

　　实际上，大气运动有它由动力学方程描述的确定性的一面，也 有它由统计学模式描述的不确定性的一面，就是它以概率形式存在 的一面。这两面好像一个硬币的两面，两面合在一起才能全面展示 大气运动的面貌。人们总结出来的统计学模式要受到所用资料的制 约，它们表现的是大气中各种现象之间的一种数学关系，尚未从本 质上说明大气运动的内在规律。因此，这一部分关于长期天气过程 的知识可以看成如凯恩斯所说的“能够说出的”知识。

　　第三部分，那就是人们在与大气打交道肘和人们在从事日常预 报工作时所积累的经验。这些经验，有些我们可以用简单的统计学模式表达，算是凯恩斯所说的“能够说出的”的知识。另一些纯粹是经验，那就是凯恩斯所说的我们“所知道的”那部分知识了。

　　动力学方程是我们关于长期天气过程的知识中最成熟的部分， 统计学模式表达的是其中不太成熟的部分，而经验表达的则是最不 成熟的部分。经验表达的长期天气过程的知识之所以最不成熟，是 因它的内容太丰富了，我们目前还难以用精确的语言表达。

　　正因为如此，统计学模式表达的是动力学方程包容不了的部 分，因而比力学方程要丰富得多。而经验表达的则是统计学模式和 动力学方程两者都包容不了的部分。因此，我们在努力发展动力学 模式的同时，永远不要轻视统计学模式，也永远不要轻视经验。况 且，在使用统计学模式和动力学方法时也是黹要不断创新不断总结 经验的。否则，就只能躺在前人的成果上睡大觉了。