數(shù)值天氣預(yù)報的創(chuàng)新之路-從初值問題到反問題

基于大氣并非是一個確定論的系統(tǒng),從信息論的視角考察了數(shù)值天氣預(yù)報問題.認(rèn)為表征初值和邊值的數(shù)據(jù)可以視為輸入信息(信息源),而數(shù)值模式則不過是一個信息變換機構(gòu),它把輸入信息變換成預(yù)報結(jié)論而輸出來,輸出的預(yù)報結(jié)論則是未來天氣狀況的信息.于是預(yù)報的準(zhǔn)確性受制于:一是輸入信息所包含的輸出信息的信息量,另一是信息在變換過程中丟失的信息量.從初值的形成過程揭示出了當(dāng)前觀測系統(tǒng)在一個時刻提供的數(shù)據(jù)沒有包含初值所要求的全部信息,而缺失的部分或多或少的隱藏在過去的觀測數(shù)據(jù)中.提為初值問題意味著只依據(jù)一個時刻的狀態(tài)導(dǎo)致輸入的信息量缺失,應(yīng)考慮過去的歷史數(shù)據(jù)以增加輸入數(shù)據(jù)中所包含的預(yù)報量的信息.文中指出由于輸出信息比輸入還多的數(shù)值模式是不存在的,這樣的改進(jìn)帶有根本性.進(jìn)一步論證了數(shù)值模式的誤差信息,也或多或少的隱藏在過去的歷史數(shù)據(jù)中,為了充分使用過去的觀測數(shù)據(jù),本文建議改變問題的提法,不提成初值問題,提成反問題.資料同化本質(zhì)上是反問題,其欠定性不應(yīng)人為夸大.提成反問題的數(shù)值天氣預(yù)報能充分應(yīng)用過去的歷史資料,將天氣方法、統(tǒng)計方法、動力方法有機地結(jié)合在一起.對于這個反問題如何具體求解方面,在分析了業(yè)務(wù)和研究的區(qū)別,模式的普適性和針對性的統(tǒng)一的基礎(chǔ)上,給出了反問題的具體解決途徑.強調(diào)無需構(gòu)建新模式(這是非常困難的工作),只需運行現(xiàn)成的模式,借助所關(guān)心的預(yù)報對象的歷史數(shù)據(jù)來改造現(xiàn)成模式,因而是完全可行的.

作 者： 丑紀(jì)范 Chou Jifan   作者單位： 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,蘭州,730000  刊 名： 氣象學(xué)報  ISTIC PKU 英文刊名： ACTA METEOROLOGICA SINICA  年，卷(期)： 2007 65(5)  分類號： P4  關(guān)鍵詞： 數(shù)值天氣預(yù)報   反問題   信息論  

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