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氣候預測是中國科技名詞。

如今,一個擁有燦爛文化的中國,帶着豐富多彩的文化元素[1]屹立在世界東方。而中華文化的典型代表之一便是漢字[2]

名詞解釋

氣候預測是根據過去氣候的演變規律,推斷未來某一時期內氣候發展的可能趨勢。為了減少由初始場誤差和模式不完善而造成的預報誤差,氣候預測是採用多初值和多模式的集合預報方法,因而從本質上看,氣候預測是一種概率預報。氣候預測可以分為兩類,一類採用統計方法,另一類為動力學數值預報。

氣候預測因子

氣候預測需要考慮的因素包括太陽輻射、下墊面、大氣環流和人類活動四個方面。它們之間有着極為複雜的關係。對長時間尺度的氣候變遷,還要考慮地殼的運動及太陽系在宇宙中所處位置的變化等。氣候預測是一個複雜的綜合性科學問題,涉及到天文、地理、海洋、地球化學、生態學等學科,還處在發展的初期。

氣候預測類型

氣候預測可以分為兩類,一類採用統計方法,另一類為動力學數值預報。

大約100年前,有的國家已經開始用相關回歸方法作長期預報。世界範圍正式作月、季氣候預報的大約有30多個國家。其中工作較多的除中國以外,有美國、日本、前蘇聯等國。但是,經驗預報一般水平不高,用比較粗略的分級檢查,大約預報準確率只有55%~60%。如果嚴格地逐月進行檢查,甚至於還達不到這個水平。其中氣溫預測水平稍高,降水量預測準確率有時還不到55%。

另一條途徑為動力學數值預報。歐洲中期數值預報中心(EcMwF)按時發布10 d逐日預報。如果以預報場與實況之間相關係數達到0.6作為可以接受的標準,預報時效已超過1周。但是,逐日預報是不可能無限制地作下去的。逐日預報有一個不可逾越的鴻溝——可預報性(predictability)。理論分析及數值實驗均證明,逐日預報可預報性大約是2~3周,這就是說要做2~3周以上的逐日預報是不可能的。

氣候預測與天氣預報區別

1.後者是具體天氣狀況的預報,而前者則是某時段內氣候要素和天氣狀況平均統計量的預測。

2.天氣預報一般僅限於對大氣圈和水圈物理過程的分析,而氣候預測必須考慮包括大氣、海洋、大陸、冰雪、生物圈等在內的氣候系統內能量和物質交換以及天文因子的影響。

3.後者主要依賴於初值,而前者既依賴於初始條件,也依賴於邊界條件或者完全依賴於邊界條件。依賴於以上兩種條件的可預報性被洛侖茨稱為第一類可預報性。對於長期(幾十年或幾百年)的氣候變化預測,如由人類活動造成的溫室氣體增加引起的全球氣候變化,將不依賴於大氣的初始條件,這是由於模式在長期積分之後,將完全喪失對初始條件的記憶。這種完全依賴於詳細邊界條件變化的氣候預測被洛侖茨稱為第二類可預報性,其可預報性決定於外界強迫變化的時問尺度。由於氣候系統的慣性,即使施加於邊界的外強迫消失之後很久,氣候系統還將繼續變化相當長的時間,甚至長達十年以上,海平面上升的響應就是一個例子。由於第一類可預報性的時間一般不超過3周,因此,月時間尺度以上的短期氣候預測,基本上也是在第二類可預報性意義下進行的。

4.時間較長的氣候預測,還要考慮到人類活動對氣候變化的影響。最早的氣候預測是根據過去某一段時間氣候平均值的外推。但在編制時效為數年的氣候預測時,大都沿用長期天氣預報中的某些方法。例如,用時間序列的分析技術,分析氣候要素的歷史變化,尋找序列本身的演變規律,建立氣候預測方程,或者尋找氣候要素同一種或數種環境因子之間的統計聯繫,然後根據相關因子的變化來預測未來的氣候。有的國家已用數值模擬方法推斷未來氣候。

參考文獻