氣候預(yù)測(cè)氣候預(yù)測(cè)因子

氣候預(yù)測(cè)需要考慮的因素包括太陽(yáng)輻射、下墊面、大氣環(huán)流和人類活動(dòng)四個(gè)方面。它們之間有著極為復(fù)雜的關(guān)系。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候變遷，還要考慮地殼的運(yùn)動(dòng)及太陽(yáng)系在宇宙中所處位置的變化等。氣候預(yù)測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性科學(xué)問(wèn)題，涉及到天文、地理、海洋、地球化學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科，還處在發(fā)展的初期。

氣候預(yù)測(cè)就是根據(jù)過(guò)去氣候的演變規(guī)律，推斷未來(lái)某一時(shí)期內(nèi)氣候發(fā)展的可能趨勢(shì)。由于氣候有各種時(shí)間尺度的變化，從預(yù)測(cè)幾十年以內(nèi)的短期氣候變化到預(yù)測(cè)萬(wàn)年以上冰期和間冰期的氣候變遷，都屬于氣候預(yù)測(cè)的范疇。冰期的來(lái)臨不僅使整個(gè)氣候系統(tǒng)發(fā)生變化,甚至影響到整個(gè)地理環(huán)境的改變,而短期氣候變化則是在不改變地理環(huán)境情況下發(fā)生的。前者屬于地質(zhì)學(xué)時(shí)間尺度的氣候預(yù)測(cè)，后者屬于氣候?qū)W時(shí)間尺度的氣候預(yù)測(cè)。和人類活動(dòng)最密切的是一年以上到幾十年以內(nèi)的氣候預(yù)測(cè)。

氣候預(yù)測(cè)可以分為兩類，一類采用統(tǒng)計(jì)方法，另一類為動(dòng)力學(xué)數(shù)值預(yù)報(bào)。

大約100年前，有的國(guó)家已經(jīng)開始用相關(guān)回歸方法作長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。世界范圍正式作月、季氣候預(yù)報(bào)的大約有30多個(gè)國(guó)家。其中工作較多的除中國(guó)以外，有美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)等國(guó)。但是，經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)一般水平不高，用比較粗略的分級(jí)檢查，大約預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率只有55%～60%。如果嚴(yán)格地逐月進(jìn)行檢查，甚至于還達(dá)不到這個(gè)水平。其中氣溫預(yù)測(cè)水平稍高，降水量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有時(shí)還不到55%。

另一條途徑為動(dòng)力學(xué)數(shù)值預(yù)報(bào)。歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心(EcMwF)按時(shí)發(fā)布10 d逐日預(yù)報(bào)。如果以預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)況之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.6作為可以接受的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)報(bào)時(shí)效已超過(guò)1周。但是，逐日預(yù)報(bào)是不可能無(wú)限制地作下去的。逐日預(yù)報(bào)有一個(gè)不可逾越的鴻溝——可預(yù)報(bào)性(predictability)。理論分析及數(shù)值實(shí)驗(yàn)均證明，逐日預(yù)報(bào)可預(yù)報(bào)性大約是2～3周，這就是說(shuō)要做2～3周以上的逐日預(yù)報(bào)是不可能的。

1.后者是具體天氣狀況的預(yù)報(bào)，而前者則是某時(shí)段內(nèi)氣候要素和天氣狀況平均統(tǒng)計(jì)量的預(yù)測(cè)。

2.天氣預(yù)報(bào)一般僅限于對(duì)大氣圈和水圈物理過(guò)程的分析，而氣候預(yù)測(cè)必須考慮包括大氣、海洋、大陸、冰雪、生物圈等在內(nèi)的氣候系統(tǒng)內(nèi)能量和物質(zhì)交換以及天文因子的影響。

3.后者主要依賴于初值，而前者既依賴于初始條件，也依賴于邊界條件或者完全依賴于邊界條件。依賴于以上兩種條件的可預(yù)報(bào)性被洛侖茨稱為第一類可預(yù)報(bào)性。對(duì)于長(zhǎng)期(幾十年或幾百年)的氣候變化預(yù)測(cè)，如由人類活動(dòng)造成的溫室氣體增加引起的全球氣候變化，將不依賴于大氣的初始條件，這是由于模式在長(zhǎng)期積分之后，將完全喪失對(duì)初始條件的記憶。這種完全依賴于詳細(xì)邊界條件變化的氣候預(yù)測(cè)被洛侖茨稱為第二類可預(yù)報(bào)性，其可預(yù)報(bào)性決定于外界強(qiáng)迫變化的時(shí)問(wèn)尺度。由于氣候系統(tǒng)的慣性，即使施加于邊界的外強(qiáng)迫消失之后很久，氣候系統(tǒng)還將繼續(xù)變化相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，甚至長(zhǎng)達(dá)十年以上，海平面上升的響應(yīng)就是一個(gè)例子。由于第一類可預(yù)報(bào)性的時(shí)間一般不超過(guò)3周，因此，月時(shí)間尺度以上的短期氣候預(yù)測(cè)，基本上也是在第二類可預(yù)報(bào)性意義下進(jìn)行的。

4.時(shí)間較長(zhǎng)的氣候預(yù)測(cè)，還要考慮到人類活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響。最早的氣候預(yù)測(cè)是根據(jù)過(guò)去某一段時(shí)間氣候平均值的外推。但在編制時(shí)效為數(shù)年的氣候預(yù)測(cè)時(shí)，大都沿用長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)中的某些方法。例如，用時(shí)間序列的分析技術(shù)，分析氣候要素的歷史變化，尋找序列本身的演變規(guī)律，建立氣候預(yù)測(cè)方程，或者尋找氣候要素同一種或數(shù)種環(huán)境因子之間的統(tǒng)計(jì)聯(lián)系，然后根據(jù)相關(guān)因子的變化來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候。有的國(guó)家已用數(shù)值模擬方法推斷未來(lái)氣候。

為了減少由初始場(chǎng)誤差和模式不完善而造成的預(yù)報(bào)誤差，氣候預(yù)測(cè)是采用多初值和多模式的集合預(yù)報(bào)方法，因而氣候預(yù)測(cè)實(shí)際上是一種概率預(yù)報(bào)。

由于各國(guó)氣候預(yù)報(bào)中心使用的模式并不完全相同，而是各具特點(diǎn)，因而也可以采用數(shù)學(xué)方法對(duì)各種模式的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行集合，這叫做超級(jí)集合方法。但有一個(gè)前提，就是參加模式超級(jí)集合的各氣候模式一般要有較好的預(yù)報(bào)性能。通過(guò)集合，一方面可使模式的隨機(jī)誤差或噪音相互抵消以及系統(tǒng)偏差減?。涣硪环矫婵赏伙@出由耦合強(qiáng)迫與外強(qiáng)迫在模式中產(chǎn)生的有用氣候信號(hào)，以提高集合預(yù)報(bào)的信噪比。

為了給公眾和用戶一個(gè)確定性的預(yù)報(bào)結(jié)果，是對(duì)各個(gè)預(yù)報(bào)成員簡(jiǎn)單地用算術(shù)平均得到預(yù)報(bào)結(jié)果，也可根據(jù)各成員過(guò)去的預(yù)報(bào)能力和表現(xiàn)，采用不同的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均得到的預(yù)報(bào)結(jié)果。這在某種程度上是解決作為混沌現(xiàn)象的氣候變化的一個(gè)很好的途徑。

2012年9月24日上午，中國(guó)氣象局局長(zhǎng)鄭國(guó)光到國(guó)家氣候中心聽(tīng)取氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)會(huì)商意見(jiàn)，并對(duì)未來(lái)氣候趨勢(shì)關(guān)注重點(diǎn)進(jìn)行了指導(dǎo)。

鄭國(guó)光與國(guó)家氣候中心專家討論了當(dāng)前厄爾尼諾事件發(fā)展和北極海冰減少可能對(duì)我國(guó)氣候造成的影響，重點(diǎn)關(guān)注了未來(lái)一段時(shí)間西南地區(qū)等地林區(qū)火險(xiǎn)情況和以及可能致災(zāi)的氣候事件。鄭國(guó)光還就如何進(jìn)一步將預(yù)測(cè)的不確定性體氣候服務(wù)中提出了指導(dǎo)意見(jiàn)。

國(guó)家氣候中心專家分析了近期氣候特征及氣候異常的成因，并介紹了10月全國(guó)氣候趨勢(shì)展望。 2100433B

由于氣候?yàn)?zāi)害發(fā)生的成因是很復(fù)雜的，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有一個(gè)很有效的方法來(lái)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)它，這主要是由于對(duì)氣候?yàn)?zāi)害發(fā)生的規(guī)律和成因還沒(méi)有清楚的認(rèn)識(shí)。鑒于氣候?yàn)?zāi)害預(yù)測(cè)的需要，國(guó)內(nèi)外許多氣象學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的研究，發(fā)展并設(shè)計(jì)了“海一陸一氣耦合”的氣候數(shù)值模式，并且把這些氣候數(shù)值模式應(yīng)用到實(shí)際的短期氣候預(yù)測(cè)實(shí)踐中，得到了一定的預(yù)測(cè)效果。在對(duì)旱澇規(guī)律與成因研究的基礎(chǔ)上，提出了一種綜合旱澇預(yù)報(bào)方法，即利用物理相關(guān)與氣候數(shù)值模式相結(jié)合的方法，經(jīng)過(guò)多年的預(yù)報(bào)試驗(yàn)，證明這是一種有發(fā)展前途的行之有效的旱澇氣候?yàn)?zāi)害預(yù)測(cè)方法。例如，1991年夏在淮河流域和長(zhǎng)江中、下游地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，1998年夏季在長(zhǎng)江流域以及嫩江、松花江流域發(fā)生了特大洪澇災(zāi)害，以及最近三年華北地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重干旱災(zāi)害，利用我們所提出的方法比較成功地把這些嚴(yán)重的旱澇區(qū)域預(yù)報(bào)出來(lái)，這說(shuō)明物理相關(guān)與氣候數(shù)值模式相結(jié)合的旱澇預(yù)測(cè)方法對(duì)于嚴(yán)重的旱澇災(zāi)害還是有一定的預(yù)報(bào)效果的。

近年來(lái)，我國(guó)華北地區(qū)發(fā)生了持續(xù)的嚴(yán)重的干旱現(xiàn)象，長(zhǎng)江流域頻繁發(fā)生洪澇災(zāi)害，在內(nèi)蒙古和新疆等地，冬季時(shí)常有嚴(yán)重的雪災(zāi)發(fā)生，春季在我國(guó)華北、西北地區(qū)頻繁出現(xiàn)沙塵天氣或沙塵暴現(xiàn)象。如果要較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)這些災(zāi)害的發(fā)生，就必須搞清這些氣候?yàn)?zāi)害發(fā)生的規(guī)律與成因。這不僅需要通過(guò)大量的觀測(cè)把全球氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)的相互作用搞清楚，而且還應(yīng)利用數(shù)學(xué)、物理學(xué)的最新成果，把氣候系統(tǒng)的各圈層相互作用的物理、化學(xué)、水文和生物過(guò)程用數(shù)值模式表示出來(lái)，再利用巨型計(jì)算機(jī)通過(guò)這些模式的計(jì)算來(lái)模擬氣候系統(tǒng)的季度、年際、年代際變化。在這些研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)大量的預(yù)測(cè)試驗(yàn)，才能夠利用這些氣候數(shù)值模式來(lái)預(yù)測(cè)上述氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生。因此，要比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生還需漫長(zhǎng)而大量的研究。 2100433B

本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。

氣候分析是指從研究一地氣候要素變化的規(guī)律著手，分析氣候隨時(shí)間的變化規(guī)律及其在空間分布的特征。

氣候分析是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)和氣候?qū)W原理．對(duì)氣象資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。結(jié)合氣候調(diào)查，從中尋找氣候特征和規(guī)律，為預(yù)防自然災(zāi)害，開發(fā)利用氣候資源服務(wù)。

氣候分析主要包括氣候監(jiān)測(cè)、氣候重建、氣候診斷、氣候評(píng)價(jià)和氣候預(yù)測(cè)這五個(gè)方面的內(nèi)容。

中文名稱

氣候分析

英文名稱

climatic analysis

定　　義

根據(jù)氣候資料分析研究氣候特征及其變化規(guī)律。

應(yīng)用學(xué)科

海洋科技（一級(jí)學(xué)科），海洋科學(xué)（二級(jí)學(xué)科），海洋氣象學(xué)（三級(jí)學(xué)科）

氣候要素

氣候是指一個(gè)地區(qū)大氣的多年平均狀況，主要的氣候要素包括光照、氣溫和降水、風(fēng)力等，其中降水是氣候重要的一個(gè)要素。一般來(lái)說(shuō)年降水量在800毫米以上的地區(qū)，就是多雨地區(qū)；年降水量在400至800毫米的地區(qū)，就是少雨地區(qū)；年降水量在200至400毫米的地區(qū)，就是半干旱地區(qū)；年降水量在200毫米以下的地區(qū)，就是干旱地區(qū)。

一個(gè)地區(qū)降水的分布特點(diǎn)可以分為地區(qū)分布狀況和季節(jié)分布狀況兩部分來(lái)組成。我國(guó)位于亞歐大陸東部和太平洋的西岸地區(qū)，有著巨大的海陸熱力性質(zhì)差異，從而形成了世界上最為典型的季風(fēng)氣候，我國(guó)的降水主要是由夏季的東南季風(fēng)帶來(lái)的。東南季風(fēng)為我國(guó)帶來(lái)太平洋的水汽，我國(guó)東南沿海地區(qū)會(huì)最先得到東南季風(fēng)帶來(lái)的水汽，形成豐富的降水，也就成為了我國(guó)年降水量最為豐富的地區(qū)。

“秦嶺-淮河”是中國(guó)南北方的地理氣候分界線。冬天，秦嶺夠阻擋寒潮南下進(jìn)入南方地區(qū)；夏天，阻擋濕潤(rùn)海風(fēng)進(jìn)入北方地區(qū)。從年降水量的地區(qū)分布狀況來(lái)看，我國(guó)年降水量總體上由東南往西北遞減，我國(guó)的西北地區(qū)由于地處內(nèi)陸，距離海洋遙遠(yuǎn)，海洋水汽難以到達(dá)，成為我國(guó)年降水量最少的地區(qū)。從降水的季節(jié)分布狀況來(lái)看，我國(guó)的降水主要集中在夏季，也就是東南季風(fēng)盛行的時(shí)候，所以我國(guó)的氣候特征表現(xiàn)為“雨熱同期”。而在冬季，我國(guó)盛行來(lái)自亞歐大陸內(nèi)部的西北季風(fēng)，水汽含量很少，形成的降水也不多。

除了東南季風(fēng)給我國(guó)帶來(lái)降水以外，我國(guó)也能得到來(lái)自印度洋的西南季風(fēng)的水汽，我國(guó)的西南地區(qū)受西南季風(fēng)的影響較大，比如西南季風(fēng)通過(guò)雅魯藏布江谷地，把暖濕的印度洋水汽送到青藏高原深處。在我國(guó)西北地區(qū)的北疆地區(qū)，也能得到少量來(lái)自大西洋和北冰洋的水汽，使得我國(guó)新疆的北疆地區(qū)比南疆地區(qū)要相對(duì)濕潤(rùn)。

氣候特點(diǎn)

季風(fēng)氣候是我國(guó)氣候的主要特點(diǎn)，我國(guó)的降水主要是由東南季風(fēng)帶來(lái)的，東南季風(fēng)為我國(guó)帶來(lái)海洋的水汽，我國(guó)東南沿海地區(qū)會(huì)最先得到東南季風(fēng)帶來(lái)的水汽，形成豐富的降水，也就成為了我國(guó)年降水量最為豐富的地區(qū)。西南季風(fēng)也為我國(guó)帶來(lái)降水，可影響到我國(guó)華南一帶；當(dāng)西南季風(fēng)發(fā)展強(qiáng)盛時(shí)，也可深入到長(zhǎng)江流域。我國(guó)的南方熱帶和亞熱帶地區(qū)就是典型的雨熱同期。

由于我國(guó)的降水主要是由東南季風(fēng)帶來(lái)海洋的水汽而形成，受夏季風(fēng)的影響，降水自東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸減少。我國(guó)北方的西北地區(qū)由于深居內(nèi)陸，距海遙遠(yuǎn)，成為我國(guó)年降水量最少的干旱地區(qū)。而我國(guó)北方的華北、東北地區(qū)相對(duì)于西北地區(qū)較近海洋，在每年7月下旬至8月上旬會(huì)進(jìn)入全年中降水較多的雨季。從降水的季節(jié)分布狀況來(lái)看，我國(guó)的南方地區(qū)屬典型的雨熱同期。我國(guó)北方的華北、東北等地區(qū)的降水主要集中在夏秋之交，雖降雨期短、降雨量少，但也是表現(xiàn)為“雨熱同期”的氣候特征。雨熱同期是我國(guó)非常優(yōu)越的氣候資源，十分適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)，是誕生農(nóng)耕文明的重要條件。