10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域中存在的問題及前景展望

唐群　胡麗麗　楊宗林

摘要：國際大氣科學(xué)對(duì)10～30d延伸預(yù)期預(yù)報(bào)極其關(guān)注，這個(gè)時(shí)間段的預(yù)報(bào)的開展對(duì)未來自然災(zāi)害的預(yù)測和開展防災(zāi)救援工作具有重要意義和極大價(jià)值。該工作是對(duì)海洋、大氣、初始?xì)庀髼l件以及自然氣候等因素的結(jié)合統(tǒng)計(jì)和分析，具有綜合性、復(fù)雜性、困難性全球性的特點(diǎn)。而且此工作理論基礎(chǔ)并不完善和成熟。它的重要性和困難性導(dǎo)致了其被關(guān)注的熱點(diǎn)，本文就以10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域中存在的問題及前景展望進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：10～30d延伸期；天氣預(yù)報(bào)；問題展望

在當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)過程中，10～30d延伸期預(yù)報(bào)是“無縫隙預(yù)報(bào)”中的難點(diǎn)。它的理論基礎(chǔ)并不完善，在進(jìn)行預(yù)報(bào)的過程中存在著太多復(fù)雜性問題，但它的作用又十分明顯和有效，以此，對(duì)0～30d延伸期在天氣預(yù)報(bào)中的運(yùn)用一直是全球性的探究問題，本文就以10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域中存在的問題及前景展望進(jìn)行探究。

一、延伸期預(yù)報(bào)的含義和重要性

現(xiàn)在天氣預(yù)報(bào)內(nèi)容主要有短時(shí)預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)和月尺度以上的氣候預(yù)測。其中短期預(yù)報(bào)指未來0～12小時(shí)之內(nèi)的天氣變化的預(yù)報(bào)；中期遇到則指4～10d的預(yù)報(bào)；在對(duì)天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測過程中，0～30d延伸期預(yù)報(bào)是天氣預(yù)報(bào)的一個(gè)重大難點(diǎn)。

延伸期預(yù)報(bào)對(duì)自然災(zāi)害的預(yù)測和放在措施的及時(shí)開展具有重要意義。延長對(duì)災(zāi)害性、轉(zhuǎn)折性和關(guān)鍵性的天氣預(yù)報(bào)是現(xiàn)今天氣預(yù)報(bào)部門工作中需要繼續(xù)解決的問題。直到現(xiàn)在位置，在全球范圍內(nèi)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中還存在著延伸期預(yù)報(bào)的困難性。深入研究10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)對(duì)社會(huì)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定具有重要意義，而且具有重要的科學(xué)價(jià)值。

二、延伸期預(yù)報(bào)中存在的問題

2.1物理性質(zhì)對(duì)延伸期預(yù)報(bào)的影響

中緯度西風(fēng)帶的大氣平均30d左右就能夠環(huán)繞地球一圈，而大尺度的對(duì)流層擾動(dòng)能力則在7～14d的時(shí)間內(nèi)就能環(huán)繞地球一圈。在延伸期的天氣過程中，整個(gè)地球大氣系統(tǒng)在相互作用，彼此間相互影響，極有可能引發(fā)“蝴蝶效應(yīng)”。因?yàn)榇髿膺\(yùn)動(dòng)在空間中的多尺度性和時(shí)間上的周期性，來自地球內(nèi)部的上熱傳導(dǎo)和放射性效應(yīng)可以忽略掉，而且因?yàn)榇髿馕荒苻D(zhuǎn)換成功所需要的時(shí)間與摩擦引起的動(dòng)能消耗時(shí)間相等，所以它需要的能量可以依靠大氣自身的位能轉(zhuǎn)化來維持，從而不需要與外界進(jìn)行能量的交換。延伸性預(yù)報(bào)主要是對(duì)大氣系統(tǒng)初值的記憶和總結(jié)，然后將其數(shù)字化和書面化，從而得到天氣狀況。但由于延伸期預(yù)報(bào)需要更長時(shí)間的初值記憶，其所需要的能量不能僅僅依靠大氣自身的位能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所以延伸期預(yù)報(bào)具有能量不足這一特點(diǎn)。

2.2延伸期預(yù)報(bào)難點(diǎn)分析

短期的初始性預(yù)報(bào)被稱為“第一類預(yù)報(bào)”，緩變的邊界條件的相關(guān)信息的預(yù)報(bào)被稱為“第二類預(yù)報(bào)”，10～30d延伸期預(yù)報(bào)屬于第二類可預(yù)報(bào)性，其預(yù)報(bào)的時(shí)效超過了準(zhǔn)確性預(yù)報(bào)的理論上限。因?yàn)榇髿馐欠蔷€性動(dòng)力系統(tǒng)，及時(shí)天氣預(yù)報(bào)部門采取了將近完美的大氣模式進(jìn)行預(yù)測，也會(huì)因?yàn)槿虼髿庀到y(tǒng)中一些細(xì)微因素的變化導(dǎo)致整體預(yù)報(bào)結(jié)果的差異性和錯(cuò)誤性。在確定性預(yù)報(bào)的理論上限也將使日預(yù)報(bào)的誤差變?yōu)榕c自然變率相同，逐日預(yù)報(bào)就是去了意義。延伸期預(yù)報(bào)理論的不完善導(dǎo)致其實(shí)施過程沒有科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)，形成了其預(yù)報(bào)的難題。

2.3對(duì)10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)解決方法

10～30d延伸期天氣預(yù)報(bào)在現(xiàn)在仍未實(shí)現(xiàn)的原因上文已經(jīng)敘述，國際大氣科學(xué)和各國氣象學(xué)家仍然沒有放棄努力，各種法案都被提出，其中以大氣變量物理分解法較為著名。

大氣變量物理分解法由錢維宏提出，他提倡將觀測到的多時(shí)空尺度變化資料中的正常日循環(huán)和年循環(huán)變化從觀測到的大氣變量中分隔開，從中找出較為極端的大氣擾動(dòng)分量信號(hào)，并且追蹤區(qū)域降水和氣溫變化的早期信號(hào)。這種方法將大氣變量分成了瞬變氣候和瞬變擾動(dòng)連個(gè)部分，讓瞬變擾動(dòng)與天氣變化建立聯(lián)系。預(yù)報(bào)效果較好。

三、10～30d延伸期預(yù)報(bào)的未來展望

10～30d延伸期預(yù)報(bào)對(duì)我國自然災(zāi)害的預(yù)測和防治、農(nóng)業(yè)、電業(yè)、旅游業(yè)運(yùn)輸業(yè)和航空業(yè)等具有息息相關(guān)的重要性。雖然現(xiàn)在10～30d延伸期預(yù)報(bào)較為困難，但我國在將近20的研究過程中也對(duì)收集研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析，這種數(shù)據(jù)處理分析法使我國對(duì)大數(shù)據(jù)的天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研究有了新的進(jìn)展，生產(chǎn)出了許多新型的預(yù)報(bào)產(chǎn)品并且增大了大尺度平均環(huán)流和ISO的預(yù)報(bào)時(shí)效性。

這種研究方法對(duì)天氣預(yù)報(bào)延期性的預(yù)報(bào)具有重要意義，它能夠根據(jù)各種歷史數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行模式預(yù)報(bào)的具體化，通過剔除一些無用的數(shù)據(jù)來進(jìn)行有用數(shù)據(jù)的大集合，從而以各年的大數(shù)據(jù)進(jìn)行整合探究。將隱藏在數(shù)據(jù)中的天氣預(yù)報(bào)成果以數(shù)據(jù)化形式呈現(xiàn)出來，進(jìn)一步增強(qiáng)我國對(duì)10～30d延伸期預(yù)報(bào)的研究。

而且我國還通過大氣兩邊物理分解法、物理統(tǒng)計(jì)法和相似預(yù)報(bào)法等方法對(duì)10～30d延伸期預(yù)報(bào)進(jìn)行研究，能夠?qū)Υ髿庵械奈锢頇C(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)化的分析和研究，然后通過動(dòng)力研究的方式將其轉(zhuǎn)化為10～30d延伸期預(yù)報(bào)中所需要的能量研究，能夠進(jìn)一步加深10～30d延伸期預(yù)報(bào)的探究。

結(jié)論：10～30d延伸期在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用能夠講我國自然災(zāi)害的檢測和防災(zāi)能力得到極大提高，并且它擁有全球性質(zhì)的有效作用，能夠?qū)θ蛐缘奶鞖膺M(jìn)行檢測，造福于全球人民，10～30d延伸期預(yù)報(bào)中確實(shí)存在一些問題，但我們可以將其研究進(jìn)行探究總結(jié)，從而造福于全社會(huì)，全人類。