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超长期天气预报怎么做

发布时间:2015-08-08

超长期天气预报怎么做呢?我们需要的预报时限太长了,关于这样长时段大气运动规律的研究还很薄弱,我们还写不出完整的动力学预报模式。那怎么办?只好求助于统计学。

  比方说,我们可以用统计学中的谱分析方法,把一个地方历史资料中的主要的变化周期找出来。这种周期变化都是正弦波的形式,因此可以把未来的状况也按正弦波的样子画出来。几个主要周期的正弦波画出来以后,把它们合成在一起,就做出了未来的预报。但是这样的预报只考虑了我们所要预拫的气象要素,例如温度 或者降水本身的变化规律,尚没有涉及各种因素对预报对象的影响。要表示这种影响,就要用到前面讲过的多变量预报方法。

  例如,你如果想知道某这个地方未来5年或10年的旱涝情况, 就需要了解一下这个地方历史上曾经发生过哪些旱涝,它们与太阳 活动、火山爆发、不适当的人类活动等因素有什么关系,然后用多变量预报方法把这些关系表达出来,才能做出未来5年或10年的旱涝预报。在应用多变量预报方法之前,你还得对资料做一些加 工,以适应超长期天气预报的需要。

  比如说,要想做5年的预报,就需要连续箅5个结果,而多变量预报方法只能算出未来1年的情况,下一年怎么办呢?就把已经算出的结果当作实际观测资料,这样就可以算出下一年的预报。有了两年的预报后,又把这些已经算出的结果当作实际观测资料,第 三年的预报就得到了。第四年、第五年的预报也可以如法炮制。

  这样做行吗?能保证预报准确率吗?只能说,凑合。你想,多变量预报方法只能应用实测资料以一定的准确率算出未来1年的情况。当计箅第二年的预报时,所用的资料有1年是应用预报方程算出的,当然不如实测的准。应用这样的资料算出第二年的预报的准确率必然下降。

  可以想见,如此算下去得到的第三年、第四年、第五年的预报必然一个比一个差。如果应用实测资料计箅未来1年的预报的准确率比较高,算个三四年的结果是可以凑合着用的。因为超长期天气预报本身就是一个难度极大的问题,因此人们只要求报出一个大概的趋势。在这个意义上,这样箅出的预报是可以供使用部门参考的。

  为了解决以预报结果代替实测资料引起预报的准确率下降的问题,有人提出了一种改进办法。首先,用资料建立两个预报方程, —个同以前一样,是做第一年预报的;另一个是做第一年和第二年之和的预报的。

  例如,先箅出2004年的预报,再算出2004年和2005年之和的预报,两个相减,2005年的预报就得到了。由于2004年的预报和2004年、2005年之和的预报都是用2003年以前的实测资料算出来的,就避免了以预报结果代替实测资料引起的预报的准确率下降的问题。

  2006年的预报怎么办呢?它可以用2004年和2005年之和的预 报值和2004、2005、2006三年之和的预报值相减得到。以后的预报同样可以用两个预报之差来求得。这样,我们就可以全部用实测资料计箅多步预报,而不必担心预报准确率下降了。要问关于若干年之和预报方程怎么求,这只要把原始资料加工成若干年之和就行了。

  目前,超长期天气预报遇到的最大困难是资料缺乏。由于长期的实测资料非常少,人们只好挖空心思找各种代用资料。在这种况下,解决资料就比发展预报方法显得更迫切了。“巧妇难为无之欢”这句话用在这里是贴切不过了。

  因此,目前超长期天气预报基本上就是两个,一个是应用单一资料的时间序列方法,一个是应用多种资料的多变量预报方法,很少再看到新的预报方法问世。

  我们说了半天,那到底21世纪老天爷的脾气怎么样呢?目前还没有一个大家都接受的结论。最近有人研究了华北若干城市未来20-50年的旱涝变化,得到的结果是:从20年的尺度看,近期较湿,2005年之后变干;从50年的尺度看,近期较湿,2030年之后变干。这个结果当然不一定正确,我们列举出来,只不过是给出一 个超长期天气预报的例子让大家看看。