數(shù)值預(yù)報(bào)方法

目前，在溫度和氣壓預(yù)報(bào)中，已達(dá)到預(yù)報(bào)人員主觀經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)的水平;但在降水和其他天氣現(xiàn)象的預(yù)報(bào)中面臨的問(wèn)題還很多，準(zhǔn)確率也不夠高，甚至還缺少專(zhuān)門(mén)的預(yù)報(bào)方法。另外，能量的傳輸，水分和熱量的傳輸?shù)任锢磉^(guò)程又怎樣表達(dá)成數(shù)學(xué)方程，都是面臨的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)功能的不斷提高，內(nèi)存增大，在垂直方向上大氣的層次可以分得越來(lái)越多，在水平方向上預(yù)報(bào)的范圍可以擴(kuò)散到全球，其發(fā)展前景將會(huì)十分廣闊。

《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式基本要求、運(yùn)算處理、效果評(píng)估方法等內(nèi)容。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于指導(dǎo)全國(guó)生態(tài)環(huán)境部門(mén)的環(huán)境空氣質(zhì)量業(yè)務(wù)化數(shù)值預(yù)報(bào)。

從80 年代開(kāi)始，輻射傳輸模式研究進(jìn)展迅速，著名的LOWTRAN 6 和7 就是這個(gè)時(shí)期發(fā)展起來(lái)的，由Chandrasekhar 提出的離散坐標(biāo)方法經(jīng)過(guò)Liou的發(fā)展，又經(jīng)過(guò)Stamrles 等的發(fā)展，已經(jīng)趨于成熟?，F(xiàn)在Stamnes 等發(fā)展的DISORT 程序廣泛流傳。汪方等 對(duì)利用IPCC AR4 全球氣候模式輸出結(jié)果的研究，揭示模擬中存在的主要問(wèn)題，為進(jìn)一步改進(jìn)氣候模式在東亞地區(qū)的模擬提供科學(xué)支持。

總體而言，地表太陽(yáng)輻射模擬可以分為3 種方法：

①?gòu)?fù)雜的輻射傳輸模型，將垂直大氣視為非勻質(zhì)的多層組成，并分別計(jì)算每層大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射和吸收效應(yīng)， 這類(lèi)模型以L(fǎng)OWTRANMODTRAN為代表，由于實(shí)際大氣參數(shù)數(shù)據(jù)難以獲得以及需要較多的機(jī)時(shí)，因而該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到限制；

②經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，利用日照時(shí)數(shù)、氣溫、降水、相對(duì)濕度以及總云量等氣象數(shù)據(jù)與太陽(yáng)輻射實(shí)測(cè)值之間建立回歸關(guān)系式，由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿Q于當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷匦螤顩r，因而難以推廣應(yīng)用到大的區(qū)域和全球尺度；

③參數(shù)模型由于基于光譜傳輸?shù)奈锢碓聿?duì)大氣透過(guò)率函數(shù)及其關(guān)鍵影響因子進(jìn)行了參數(shù)化，且獨(dú)立于特定的氣候條件，因而能獲得較高的模擬精度，易于推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)區(qū)域或大范圍太陽(yáng)輻射制圖。目前，利用常規(guī)氣象資料與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)模擬成為獲取地表太陽(yáng)輻射的有效方法。

潮汐現(xiàn)象對(duì)人類(lèi)從事海上生產(chǎn)和軍事活動(dòng)有著極大的影響，因而早就引起人們的重視。我國(guó)古代勞動(dòng)人民和學(xué)者對(duì)于這一現(xiàn)象有著比較深刻的認(rèn)識(shí)并掌握了它的變化的基本規(guī)律， 從而提出了各種預(yù)報(bào)方法。隨著生產(chǎn)和科學(xué)的發(fā)展， 人們對(duì)潮汐預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的要求愈來(lái)愈高，同時(shí)對(duì)潮汐現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)也逐步深化，因而預(yù)報(bào)方法也更趨完善。

到目前為止，潮汐的預(yù)報(bào)方法大致可分為三種類(lèi)型：非調(diào)和法、調(diào)和法和感應(yīng)法。

潮汐預(yù)報(bào)非調(diào)和法

非調(diào)和法原先是一種將預(yù)報(bào)地點(diǎn)的高、低潮的時(shí)間和高度同月亮及太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一些主要要素聯(lián)系起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，而標(biāo)志這兩者關(guān)系的常數(shù)就叫做非調(diào)和常數(shù)。非調(diào)和常數(shù)通常用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的方法得出，但在調(diào)和方法出現(xiàn)之后，也可以用調(diào)和常數(shù)來(lái)計(jì)算。

由于歷法主要是根據(jù)太陽(yáng)和月亮相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)而確定的，因此非調(diào)和法也可以將潮汐狀況同日歷直接聯(lián)系起來(lái)。

非調(diào)和法預(yù)報(bào)潮汐在我國(guó)有長(zhǎng)久的厲史。據(jù)記載，大約在一千二百年前， 唐朝的竇叔蒙就指出月相與潮時(shí)之間具有基本上是線(xiàn)性的關(guān)系。從古雙來(lái)，民間應(yīng)用農(nóng)歷日期推算潮汐是相當(dāng)普遍的，某些地區(qū)記載的潮候圖實(shí)際上就是一種用非調(diào)和法預(yù)報(bào)的潮汐表，現(xiàn)在在各地勞動(dòng)人民中間還流傳著各種預(yù)測(cè)潮汐的諺語(yǔ)，所采用的方法也可劃歸非調(diào)和法范疇。

在西方較早的比較完善的方法是1831年英國(guó)陸波克(Lubbok ) 提出的。他不但考慮了月令，而且還考慮了月亮赤緯、視差和全日不等的影響，但他的方法仍然是比較簡(jiǎn)單和粗糙的。蘇聯(lián)杜瓦寧進(jìn)一步研究了月亮赤緯、太陽(yáng)赤緯與月中天時(shí)刻之間的關(guān)系，用非調(diào)和法編制了永久潮汐表。

我國(guó)廣泛使用非調(diào)和法預(yù)報(bào)潮汐是與使用農(nóng)歷的習(xí)慣分不開(kāi)的。這種歷法是既根據(jù)太陽(yáng)也根據(jù)月亮的運(yùn)動(dòng)而制定的，用這種歷法推算潮汐顯得特別方便。

潮汐預(yù)報(bào)調(diào)和法

調(diào)和法是目前潮汐分析和預(yù)報(bào)中采用的一個(gè)基本的主要的方法。

目前世界各國(guó)出版的潮汐表和潮流表差不多都是采用調(diào)和法推算的。

調(diào)和分析方法是將月球繞地球、地球繞太陽(yáng)的橢圓運(yùn)動(dòng)，以及天體間的攝動(dòng)運(yùn)動(dòng)，采用級(jí)數(shù)分解的方法，分解成一組止余弦無(wú)窮級(jí)數(shù)。

根據(jù)預(yù)報(bào)精度要求，確定選取主要級(jí)數(shù)項(xiàng)，再根據(jù)具體港口的潮汐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，解算出各級(jí)數(shù)項(xiàng)的系數(shù)和初始角度，然后根據(jù)時(shí)間，即可預(yù)報(bào)后面某一時(shí)刻的潮高。

潮汐預(yù)報(bào)感應(yīng)法

戚應(yīng)法是1966年美國(guó)和英國(guó)海洋學(xué)家芒克( Munk ) 和卡特雷特( Cartwright ) 提出的。

這個(gè)方法在理論上比調(diào)和法更加嚴(yán)整， 但其基本思想?yún)s頗為簡(jiǎn)單。

目前感應(yīng)法還僅限于在理論分析研究中使用，實(shí)際潮汐預(yù)報(bào)中尚未見(jiàn)應(yīng)用。一個(gè)原因是調(diào)和法沿用日久，已積累了大量分析結(jié)果，其預(yù)報(bào)效果又不比感應(yīng)法差多少，很難改而采用感應(yīng)法。另一個(gè)重要原因在于感應(yīng)法還有一些不便之處。