第1章附录：动力气象学中的基元-气象统计学私探（4）

张学文，2020 07 16

本章针对气象问题的特殊性专门讨论了气象的统计基元问题。这种讨论是从统计学角度开始的，在统计学的视角下它大致对应于什么是一次采样，或者说一次采样代表了多少物质的气象情况。确实这个问题在气象领域比较含糊，所以我们首先交代一下。

在交代这个气象统计基元问题的同时，也不妨分析一下，在动力气象学中是否也存在类似的“基元”问题？

笔者认为基元问题就是被研究的气象“个体”究竟是什么。我们指出从不同的统计角度看，它可以是单位时间，单位质量，或者单位面积。当然基元的类别还可以扩大，，但是这些是主要的。而在动力气象学中有它们的对应概念吗？

笔者认为，动力气象学中有所谓空气微团概念。而空气微团概念与气象统计学中的统计基元概念基本上是对应的。

空气微团是什么含义，它就是特定的一小团空气。对应这一小团空气它足够的小，以致在气象学意义下，它在确定时刻仅具有唯一的气象变量值。即它具有唯一的气温，气压，风速，风向和湿度，它不能在同一时刻有多个数值。而这与我们在统计抽样中仅代表一次抽样的结局的意义是对应的。

但是在动力气象学（或者说气象学）的实际操作中，这个微团也需要足够大，以使我们不需要上亿，亿亿的（那么多的）数据就可以表达全球某时刻的各地气象状态。其综合结果是所谓的空气微团，就是指单位质量的空气。

于是我们观测到气温是10°C这个数据时，基本是在它代表了单位质量的空气的温度认识下理解其（例如）气温是10°C的（具体计算中实际上代表了很多吨的空气薄片的情况）。

以上的讨论说明。动力气象学中广泛使用的空气微团概念，基本是表示一小团空气，其质量等于1，其气象变量在确定时刻只有唯一的数值。动力气象学中的单位质量空气的情况（气温等等）的提法与我们对气象统计学中的单位质量的等权基元提法是一致的。

而这种对空气微团的认识，与我们在气象统计学中的质量统计基元认识是对应的。

你也许可以这样认识：动力气象学是以空气微团（单位质量的空气）为基元讨论气象变量的。统计气象中的基元也可以是以单位质量的空气为基元的。这里气象统计学与动力气象学一致。但是要注意到气象统计学还可以以单位时间，单位面积等等为统计单元。