气象历研究通报1 - 天之星天文论坛(大陆著名天文论坛）

4月，我发了篇“超前6年的逐日均温预报”，用长期气象记录，竟可做后6-7年的气象历，真是又惊又喜。当时对日雨量和用质周期分析还没有取得类似结果，实际上不久就解决了，而且用质周期分析法，计算更简单更快。接下来是准备做西安的气象历的，谁知出了点挫折。估计在做出第一个气象历之前，还会遇到许多问题，我想在没有可以发表的成果前，就发一些研究通报吧。

为了做2012年和2013年的气象历，我需要最近20年的逐日雨量和日均温，把已有的时间序列延伸到2011年底。谁知现在气象部门的资料管理很严格，连在气象部门内部的我，都要不到这些资料。为此，只得找各级领导，最后及至局长，才算达到目的。

在想办法获得资料的过程中，我作了种种打算，如果再也得不到一个数据的话，该怎么办？蓦然想到，民间传说，过了一个六十花甲子，天气会重复的。我已有1932到1990年近60年的资料了，应能分析出60年内的周期，是不是足以计算后60年的天气？

于是直接用原有资料做2012年的气象历。做出的气象历准确性怎么样？由于当时手头没有气象记录，只能看看降水预报与实际雨天是否符合。与连续波动的气温不同，降雨都为突发性、暴发性，难以用正弦波曲线描述，过去我曾先将日雨量取根号或取对数再分析的。这次直接用雨量值，只是把负的预报值都作为0而已。所以雨量预报是很不好的，冬天应少雨，却有不少正计算值，夏季有暴雨，又难有大于20毫米的预报量。不过近期的雨天倒多出现在预报值大的日子里。再找来近期实况来验证，倒也可以，所以曾把它发给我参加的书法和摄影小组成员。但在得到最近20年资料后，准备正式做气象历时，却发现了至今未能解决的新问题，只得搁下暂时不做了。

事情是这样的。用质周期分析做日雨量预报时，预报量很少达到15-20毫米以上的。首先要解决这个问题，即使日期不准确，也得出现几天大雨、暴雨日啊。增加选用的周期数，模拟的计算值可以很大，如果计算值的平均平方和与实际序列的平均平方相当时，那些暴雨日的计算值也与实际值相近，如果再增加周期数，计算值甚至可以超过实测值。但是，没有实测值参与统计的预报时段，即所有真正的预报值，都不会很大，增加周期数也没有用。是不是所选的周期不是固有的特征周期？我改变选周期的标准，进行无数次试验，都是这样。更有难以理解的，故意不选振幅大的周期，甚至只选振幅最小的周期，也可以使模拟值很好，计算出那些暴雨量，但预报时段的计算值还是较小、较均匀。

思索再三，终于想到这样的解释：暴雨量比一般日雨量要大百倍；而按质周期分析的计算规则，该日的计算值，是各周期的这样的统计值叠加成的，这些统计值都包含这个暴雨量。所以，历史上有暴雨的日子，计算值必然很大，下一个这样的日子应在所有周期的公倍数处，在可预期的预报时段，不可能有这样的日子。这就是说，模拟很好，但不能外推。

精密谐波分析应该不会这样。只是计算特别费时，几十、几百的正弦周期叠加，还不能模拟日雨量的大起大落。我就逐步增加周期数，及至3000个周期之后，模拟基本上可以了，但预报时段还是和质周期分析的结果一样。那么，到底因为什么？是已经到了预报的极限？那也不应该在日预报值中没有一个20毫米以上呀？

最后，我只能选择列出下面的曲线图，让大家自己比较判断吧。该图包含16个小图，每个小图都绘制连续1000天的计算值和实测值曲线。这些小图分别是两种气象要素（上部是日气温，下部是日雨量）、两种分析方法（左边是精密谐波分析，右边是质周期分析）、两种时段（模拟时段居上，而预报时段居下且实测曲线为兰色）、取用两种多少的周期数（上一个图周期数少，下一个则多），可以互相对比。所用统计资料都是1932年1月`1日到1984年1月7日的19000日的记录，模拟时段都取资料中段1959年5月19日后的1000天，预报时段都取所用资料后6000日（约16.4年）的2000年6月12日后的1000天。