科学网—标签

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

hillside 2012-2-5 15:24

本人前一阵曾撰一博文讨论数学中的“共轭”问题。今天搜索网络，读到了曹则贤在《物理》杂志上连载的“物理学咬文嚼字之四十二-共轭”（据悉，一至三十篇已成书《物理学咬文嚼字》出版）。我在博文中强调的是“异”轭之见，曹先生未谈异轭，但就“共”轭的多重背景与含义作了专业性的解读。对于科学术语，我主要是一些零散的、粗浅的已见。曹则贤对于物理学名词的探究则更加系统与深入。我见过几本国外的高数、统计翻译教材，写得很通俗、有趣，这似乎是值得我们学习的。就现状来看，由于国内外诸多物理人士的努力，物理学领域的趣味性文章非常出色。我想，科学网的诸位博友，如果对自身学科或其他学科名词有自身感悟，不妨写成博文。这其实既有趣，对于学习者又颇有启发性。如各位有相关链接，不妨转帖一下，也让我等增长见识。就我个人而言，我很期望科学网的地理类博主们写出自己的咬文嚼字心得与疑问。其实，我也非常希望国内的科学大腕乃至院士们能够多一些玩科学、写科学的费曼，让学子们更多地体会到科学名词推敲之乐趣，体味到学科内容之精髓。举例来说，我对“科普”就看不太顺眼。我认为“科普”一词与“自然辩证法”一样，存在“头小身子大”的问题。“科普”的式微与“科普”名称不无关联。对于学科名词的探赜索隐、追根求源是学科的基础性工作，而不是“科普”所能概括。“科普”与哲学对于当下中国的社会各界缺乏吸引力，在中国科学界人士眼中的形象似乎也普遍不佳。尽管原因很多，名实不副仍是一个不容回避的问题。　　　下面转引一段网络文字：　　公式F=ma中的力从哪里来? Frank Wilczek 　　 (Massachusells Institute of Technology, Cambridge, USA) 　　黄娆译曹则贤校　　力学的概念早在Hamiltonian力学的框架内就失去了存在的合理性。但它却一直贯穿于我们处理力学问题的思维并在教科书中快乐地存在着。本文(发表在Physics Today, Oct. 2004)中，2004年度诺贝尔物理学奖得主、MIT物理学教授Frank Wilczek从科学发展史，科学方法论以及文化与心理学的角度研究了这一悖论，读来令人有茅塞顿开之感。我们迅速翻译了这篇好文章，以飨国内的广大物理学爱好者。（中国科学院物理研究所曹则贤） 1．文化震撼　　在我的学生时代，经典力学是最让我费神的一门课。这常常让我觉得很奇怪，因为在我学习那些通常被认为更难一些的高级课程时，并不觉得它们有什么困难。现在我想我已经找到答案了。这是“文化冲击”的一个例子。从数学的角度，我期望得到一个运算法则。结果我遭遇到的是一些完全不同的东西——实际上是某种“文化”。……

个人分类: 建议与感想|3170 次阅读|0 个评论

汉字“雨”家军的气象学与逻辑学编队

热度 2 hillside 2011-12-31 00:26

戴统一制式“雨”帽的汉字大约有102个，可称百字雨家军。当代文献中有一部分已然免冠，整体而言明显缩水（下面的列表系摘自网络，采用简化字。我暂时没有仔细核对）。表面上似乎预示了干旱等全球气候极端变化。雪雩雫雭雳雱雯云雰雬雮雹雷零雾电雸雴雼雽雺雵霁霆需雿霉霂霈霄霅震霃霊霏霍霖霓霎霙霑霐霗霋霕霒霌霔霜霞霡霘霟霛霝霚霠溜霢雾霩霥霣霭霨霪霫霦霳霬霰霴霮霵霯霱霸露霹霿靀霶霻霺霷霾霁霼靆靁霭靃雳靇靉靊靌靍靎靋靏靐从历史气候研究来说，古代文献中出现的汉字雨家军类型、级别、力度等应当都是有差异的。但到底有几种类型呢？我因时间关系，一时未能找到相关文章，也可能暂时没有系统的研究。不过，我想，从气象气候学与逻辑学角度进行一些分类研究是具有一定意义的。搜索中国知网发现，研究雨部（雨头）的文章已出现一篇且仅有一篇，题为“释《说文解字·雨部》字及其中的自然现象》”，作者为文字学者，研究了《说文》中出现的52个雨部汉字。我认为，如有气象学者或其他地学学者对此进行比较深入的研究可以发现更多的内涵。

个人分类: 语言文化杂谈|4002 次阅读|4 个评论

“现代气象学”为何“千呼万唤始出来”？—由《水文学史》想到的

hillside 2011-12-15 13:25

“气象学”中似乎并无明确的“古代气象学”或“古典气象学”存在。为什么呢？核心原因是什么呢？李白一曲“黄河之水天上来，奔流到海不复回”，名为“水问”，实为“气问”（降雨来源）。我不知道大气学界的原因分析是什么。我认为，根子出在，近代之前，普天下的仁人智士（非“志士”之误）未能猜测与发现降水的来历。既然不知雨雪从何而来，当然觉得高深莫测，“天有不测风云”了。《水文学史》中从水文的角度探讨了西方人艰难的猜雨、猜水历程。由此，我就想到了这就是“现代气象学”极度难产的原因。

个人分类: 水文科学|2565 次阅读|0 个评论

[转载]JCR 2010 收录大气科学/气象学的68种期刊（转载）

热度 2 HL2004 2011-12-14 22:30

ACTA METEOROL SIN 0894-0525 ADV ATMOS SCI 0256-1530 ADV SPACE RES 0273-1177 AEROSOL SCI TECH 0278-6826 AGR FOREST METEOROL 0168-1923 ANN GEOPHYS-GERMANY 0992-7689 ASIA-PAC J ATMOS SCI 1976-7633 ATMOS CHEM PHYS 1680-7316 ATMOS ENVIRON 1352-2310 ATMOS MEAS TECH 1867-1381 ATMOS OCEAN 0705-5900 ATMOS RES 0169-8095 ATMOS SCI LETT 1530-261X ATMOSFERA 0187-6236 AUST METEOROL MAG 0004-9743 AUST METEOROL OCEAN 1836-716X B AM METEOROL SOC 0003-0007 BOUND-LAY METEOROL 0006-8314 CLIM DYNAM 0930-7575 CLIM PAST 1814-9324 CLIM RES 0936-577X CLIMATIC CHANGE 0165-0009 DISASTER ADV 0974-262X DYNAM ATMOS OCEANS 0377-0265 ENVIRON FLUID MECH 1567-7419 ENVIRON RES LETT 1748-9326 GLOBAL BIOGEOCHEM CY 0886-6236 IDOJARAS 0324-6329 INT J BIOMETEOROL 0020-7128 INT J CLIMATOL 0899-8418 INT J GREENH GAS CON 1750-5836 IZV ATMOS OCEAN PHY+ 0001-4338 J AEROSOL SCI 0021-8502 J AGROMETEOROL 0972-1665 J AIR WASTE MANAGE 1047-3289 J APPL METEOROL CLIM 1558-8424 J ATMOS CHEM 0167-7764 J ATMOS OCEAN TECH 0739-0572 J ATMOS SCI 0022-4928 J ATMOS SOL-TERR PHY 1364-6826 J CLIMATE 0894-8755 J HYDROMETEOROL 1525-755X J METEOROL SOC JPN 0026-1165 J OPER OCEANOGR 1755-876X J TROP METEOROL 1006-8775 MAUSAM 0252-9416 METEOROL APPL 1350-4827 METEOROL ATMOS PHYS 0177-7971 METEOROL Z 0941-2948 MON WEATHER REV 0027-0644 NAT HAZARD EARTH SYS 1561-8633 NAT HAZARDS 0921-030X OCEAN MODEL 1463-5003 OCEAN SCI 1812-0784 PHYS CHEM EARTH 1474-7065 PHYS GEOGR 0272-3646 Q J ROY METEOR SOC 0035-9009 RADIO SCI 0048-6604 RUSS METEOROL HYDRO+ 1068-3739 SOLA 1349-6476 SPACE WEATHER 1542-7390 TELLUS A 0280-6495 TELLUS B 0280-6509 TERR ATMOS OCEAN SCI 1017-0839 THEOR APPL CLIMATOL 0177-798X WATER AIR SOIL POLL 0049-6979 WEATHER 0043-1656 WEATHER FORECAST 0882-8156

3426 次阅读|2 个评论

水文学的“拿来主义”

热度 1 hillside 2011-8-18 12:51

“拿来主义”一词是鲁迅先生首倡的。他说：“没有拿来的，人不能自成为新人，没有拿来的，文艺不能自成为新文艺。” 水文学的的“拿来主义”传统其来有自。水文学早期是工程学科，它的理论基础来自水力学、地理学、气象学等基础学科。《水文学史》(（Biswas，A.K.著,刘国纬译)尽管介绍了水文学中使用的不少理论，但冠以水文学家的寥寥无几。就是今日，水文学仍然主要是服务于工程建设、运用与管理的学科。工程水文从业人数远远大于从事水文机理研究的数量。为什么会有此文呢？还得从“震惊”说起。《物理水文学》（张济世著）是一本很有新意、颇有价值的书籍，此书前言说：“让人们感到震惊的是，这些惊人的进步绝大部分并不是水文学家所取得的。也就是说，某些应当由水文学家完成的工作，已经由其他领域的科学家完成了，现在应当是由水文学工作者对这些成果，按照水文学理论框架来进行系统的理解和整理的时候了。” 我不知道感到“震惊”的具体范围，但我推测水文界人士之中比例很少，因为这并不鲜见。倒是圈外人士可能会发生这样的惊异。当今世界，科学迅猛发展，传统的、画地为牢的学科界限逐渐被打破。以水文学而论，貌似水文学的研究领域在扩大，其实从更高层次、地球系统科学的视角看来并不如此简单。时下，生态、土壤、气候都在扩展地盘，用数学的集合术语来说，地学学科的全集有所增加，但主要是地学各学科纷纷拓展生存空间，交集明显增大而已，共享地盘增加而已。由此造成两栖类、多栖类科学工作者显著增多。这应当是学科的双赢或多赢。这种情形类似多种国籍，与领土的独享特性完全不同。并不见得水文学的领域增加了，大气科学、土壤科学的地盘就受到影响。再谈“震惊”的目标，传统水文学似乎是自洽的，并不动力向外寻求支持。而大气科学则有些不同，随着社会需求猛增，它需要水文学在内的陆面过程的支持。为什么水文界不太需要支持，而气象学特别是气候学、土壤学、生态学似乎需要呢？主要原因是目前的水文领域并无预报的硬性压力。预报结果也缺少刚性的约束。随着时间的推移，水文预报及至水文预测的刚性需求将不断上升，相应地，水文学也可能会取得突破性的发展。

个人分类: 水文科学|2667 次阅读|2 个评论

[转载]Geophysics

热度 1 ray20071002640 2011-5-12 10:09

地球物理学　　作为一个天体来研究地球，地球物理学和天体物理学是分不开的；研究地球本身的结构和发展时，地球物理学又和地质学有很密切的联系。但地球物理学所探讨的范围远不止此，它还包括研究地面形状的大地测量学，研究海洋运动的海洋物理学，研究低空的气象学和大气物理学，研究高空以至行星际空间物理学，研究地球本体的固体地球物理学（或叫做地体学），还有一些较小的分支，如火山学、冰川学、大地构造物理学等等。这些学科中，有的又各有独立的分支。人造卫星出现后，地球物理现象的观测扩展到了行星际空间。行星物理学是地球物理学的一引伸，但它所要解决的问题，离地球越来越远了。　　地球物理学，如果狭义的理解，指的就是固体地球物理学。这一般又可分为两大方面：研究大尺度现象和一般原理的叫做普通地球物理学，利用由此发展出来的方法来勘探有用矿床和石油的，叫做勘探地球物理学（或物理探矿学）。应用于工程地质勘探、工程检测的发展为工程地球物理学，应用于环境探测和监测及环境保护而形成的环境地球物理学。地球物理学形成了独立的分支学科：地震学、重力学、地电学、地磁学，还有正在发展可能形成地热学

2506 次阅读|2 个评论

[转载]惊蛰，节气之三

skyclub2008 2011-5-6 10:49

中国的传统节日真多，据有关记载，光这个节气里出现的小儿病就很多例，多为受惊中文名称：惊蛰英文名称： Awakening from Hibernation 定义：二十四节气之第三节气，在3月5日或6日；表示冬眠动物开始苏醒。所属学科：大气科学（一级学科）；应用气象学（二级学科）万物梦醒春催惊蛰惊蛰是二十四节气之一，每年太阳运行至黄经345度时即为惊蛰，一般在每年3月4日～7日，这时气温回升较快，渐有春雷萌动，“惊蛰”是指钻到泥土里越冬的小动物被雷震苏醒出来活动。

个人分类: 医药化学|0 个评论

《熵气象学》的引言

zhangxw 2011-3-27 10:33

《熵气象学》的引言昨天又翻看 20 年前的这本书，其引言今天看来意义犹在。今贴于此。该书 1992 由气象出版社出版，为我和马力合著。由丑纪范院士写序。其电子版可以在 http://zxw.xjxnw.com 处下载（2012-），【 http://zxw.com.cn 上下载。张学文 .2011.3.27】在科学发展上可以得到最大收获的领域是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区 ---N ．维纳引言今天的气象科学已经是一项尖端科学了。这不仅仅是由于它有遍布全球的气象观测网、有专用的卫星、雷达和一流的计算机，而且还由于我们对大气的运动规律有了较准确的认识。今天的大范围的天气预告可以说主要是在计算机上应用已知的大气运动规律演算出来的。这些 “ 规律 ” 对我们预测未来起到了十分重要的作用。究竟我们掌握了哪些关于大气的基本规律呢？经常得到的答案是：旋转坐标系中的流体运动方程、理想气体方程、连续方程和热力学第一定律等等。由于对大气的基本规律的掌握程度直接关系着对天气和气候的预测能力，我们大胆地再问一句：除上述基本规律之外，是否还有某些十分重要而尚未发现的大气基本规律？基于热力学第二定律（熵原理）作为物理学的基本规律已被广泛承认和应用，我们就可以更具体的问一下：熵的原理是否也是制约大气的基本规律？在物理学中我们早已知道熵的原理是适用于一切物质系统的，因而它当然也适用于地球大气（顺便说一句，它也适用于海洋、水文、和地质 …… ）。沿着这个思路自然又引出了如下问题：熵原理是如何制约着地球大气的运动的？它在大气科学中的具体表现形式是什么？这正是本书探讨的中心问题。为了便于探讨以上问题，在书中还就与熵相关的概念、原理等等也做了介绍。本书的前六章就是由这些概念和原理的介绍以及它们是如何用于气象问题之中这两大部分构成的。熵是人们素感神秘的概念。为了不从一开始就把人们引人迷雾之中，我们在第一章先不谈嫡，而是介绍统计物理中常用的分布函数的概念。在第二章我们从气象观测事实中揭示了过去鲜为人知的近 30 个气象分布函数。这些函数中多数都已找到了（从观测数据分布中）对应的解析式。这好似我们突然发现了一批制约任一瞬时的大气内在联系的经验方程。这些丰富的感性知识不仅加深了我们对分布函数的理解，也在期待着有一种理论对它们能做出说明。这样，我们在第三章介绍分布函数与熵的关系就显得熵概念来得自然也来得及时了。这种引入 “ 熵 ” 的办法可以说是借助信息论和统计物理的一种综合处理。第四章简要地介绍了熵概念在气象上的某些应用。第五章则介绍熵原理。其中心点是最大熵原理。理解了它之后在第六章再把它用于说明第二章揭示的各个经验方程也就不必费太多的笔墨了。我们知道动力学是一种普遍性的原理，它适用于任一时刻的任一物质质点。熵原理呢？它也是一种普遍性的原理，它也可用于任一时刻，不过它不是用于任一物质质点，而是任一物质系统。这里的差别在于用 “ 系统 ” 取代了单一的 “ 质点 ” 。而系统中至少要有两个质点，通常是系统中含有极其众多的质点。因此在本书中我们会看到熵的原理总是应用于各种不尽相同的系统之中（由全球空气组成的大气、由全部雨滴组成的一场降水、由全部云滴组成的一片云 …… ），得出不尽相同的具体规律。这与力学原理应用于受力不尽相同的质点从而得出不尽相同的运动规律在原则上有同构性。由此看来，把熵的原理用于气象学中的 “ 系统 ” 时，得出的具体规律远不止一个，而会是多个。可它们又都是针对 “ 系统 ” 的新类型（有别于动力学）的规律。就精确度而言，它们并不低于动力学关系。它们与动力学关系既不矛盾又不互相从属。认识了熵原理制约大气的具体形式当然有助于我们把数值天气预告做得更好，也有助于控制气候的变迁。在第七章我们除小结前六章的成果之外，对此也作初步讨论。

个人分类: （熵+统计）气象学|2987 次阅读|0 个评论

拉马德雷现象与五运六气

sheep021 2010-12-18 20:44

欧美暴雪和中国暴雪的关系：关注历史经验杨学祥在自然世界里，没有一种现象是独立的，包括世上的万物，有互相依存，互相克制，互相对立，互相流通，互相激荡，，值得研究！博主回复：学会综合分析。把气候灾难与潮汐、火山活动、太阳黑子活动等连起来。宇宙一体化，全球一体化，寒热一体化，天地一体化，杨老师够中医了啊博主回复：给地球把脉。呵呵，杨老师是望天高手哦。中医望人，您望天，一看一个准博主回复：过奖了，关键是认识了拉马德雷现象，主流气象学家不认识她，还停留在大气环流阶段。经查：拉马德雷是一种低温高压气流，通常处于大气层较高的位置，平均每20年至30年下降一次，持续时间20多年。拉马德雷现象是美国海洋学家斯蒂文黑尔于1996 年发现的，在气象和海洋学上被称为太平洋涛动(ODP)。拉马德雷一词在西班牙语中的意思是母亲，它是一种高空气压流，分别以暖位相和冷位相两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续 20 年至 30 年。近 100 多年来，拉马德雷已出现了两个完整的周期。第一周期的冷位相发生于 1890 年至 1924年，而 1925 年至 1946 年为暖位相；第二周期的冷位相出现于 1947 年至 1976 年，1977 年至 90 年代后期为暖位相。由此可见，拉马德雷现象就是中国俗语三十年河东，三十年河西的气象科学版本。这个现象没有被中国气象学家首先发现，多少有点遗憾。在气候预测中，拉马德雷现象的地位，有点像中医中的五运六气（六十年一个周期），属于高深理论，所以精度更高。不过，五运六气也可以预测气象，古代据此指导农业。可惜，会五运六气的中医不多了。

个人分类: 感悟中医|419 次阅读|1 个评论

盆地气象学和它的某些概念

zhangxw 2010-9-16 17:58

盆地气象学和它的某些概念张学文（ email: zhangxw@mail.xj.cninfo.net ，2003年发表在《新疆气象》杂志第5期4-5页）中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所 830002,乌鲁木齐内容提要：就盆地气象学的某些问题进行了讨论。关键词：盆地气象学，天气学，气候学 1986 年《新疆气象》刊出 “ 盆地气象学问题 ” 一文，作者提出了 “ 盆地气象学 ” 这个词汇。这个提法曾经得到了原中国气象局副局长章基嘉等很多学者的支持。现在，当时代呼唤“创新”和“西部大开发”的时候 , 重提盆地气象学问题是恰当的。 1 盆地气象学 1.1 我国盆地多我国有塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地，柴达木盆地等著名盆地。把盆地四周的山体也算在内，它们的总面积大约占国土面积的 1/5 。如果把三面环山的东北，四面有山的两湖盆地也算在内，盆地占的面积要更大。盆地涉及的人口估计也超过二亿。西部大开发是我们关注的重点。西部很多人都生活在大大小小的盆地中。研究盆地气象，对于保护盆地生态环境和治理盆地生态环境有重要的指导意义。 1.2. 天气系统的移动性在盆地失灵电报发明以后，在普遍设立了气象站的技术背景下， 19 世纪就利用天气系统的移动性开展了气象预告服务。锋面气旋和台风移动到那里，那里就要下雨。这是气象预告的最基本的技术依据。靠锋面的移动预告天气是我国长江以北的预告员的基本本领。但是盆地四周有山，山体严重影响了一些天气系统的移动性。锋面、气旋、台风的线性外推技术在盆地就严重变型甚至失灵。用平原、海洋上的天气系统外推概念预告天气，有时就理论与实际脱节。国外创立的某些天气学概念在盆地不好用，自己又没有形成新概念，结果是盆地天气预告困难重重。塔里木盆地固然很少出现降水，可那里的降水预告是非常难琢磨和预告的。据说预告四川盆地的降水量也有很多困难和特点。用什么概念、语言描述盆地天气形式的变化和做好气象预告是气象人员面对的特殊问题。 1.3. 盆地气象却有特色文献提出了盆地气象的几个问题。它们是 l 盆地的过热和奇寒：盆地夏季过热，吐鲁番盆地是我国的高温之最就是例子。盆地奇寒形成于冬季有大面积的积雪。 2002 年冬塔里木盆地比北部的准噶尔盆地还冷是新例子。冬季盆地内有了冷空气就堆积在盆内。形成了近地面的稳定温度层结。这对污染物的扩散十分不利。 l 气压日变化大：盆地的地面气压的变化比较大。中午的 3 小时变压经常达到负 3-4 百帕 l 盆地的风：该文提到了春季的翻山大风。一般的盆地环流没有多谈。 l 盆地的天气：该文指出 “在新疆，至少初冬时的阴雾天气应当称得上是在盆地地形下形成的相对独立的天气。从气象卫星云图上看，在有的年份初冬覆盖着准噶尔盆地低云，可以一连几天甚至上十天稳定不动。这低云的边界恰好是准噶尔盆地四周的界山，所以卫星照片上云的分布形状几乎与地图上的准噶尔盆地的形状完全一致。生活在盆地中部的人整天在这个低云笼罩之下，空气静的几乎不动，气温在 -5 — -12 ℃ 之间，时有微量的降雪或米雪。空气的湿度近乎饱和。地面上一般是积上了这个冬季的永久积雪。对于生活在盆地边缘山麓处的人来说，不仅是终日难得一见太阳，而且时常由阴天转为雾天，这自然为交通等带来很大问题。公路的湿滑、能见度差，很容易发生车祸，而且飞机难以降落。这种阴雾天气是盆地地形、积雪（潮湿）的下垫面和一定的环流条件造成的。有的年份可以时断时续地维持近一个月。它一般发生在冷空气入侵后，在盆地中形成一池停滞性的冷空气的环流条件下，外界流过来的较暖空气从盆地中停滞的冷空气上部滑过。盆地的冷空气在探空曲线上表现为一个顶部与山顶相当的逆温层。这个盖满盆地的低云并不是生存在这个逆温层中，而是生存、发育在这个逆温层之下的湿中性或不稳定的层结中。这一特殊天气最早为民航局的气象工程师刘益均所论及。 70年代自治区气象台对它作了更准确的描述（指文献）。80年代以来搞人工控制天气的同志又进而作了云物理等方面的研究。在卫星云图上有时也看到塔里木盆地的部分地区和四川盆地的有类似的情况存在。我们觉得没有盆地的特殊地形很难形成这种几乎不移动的特殊天气。它涉及的铅直厚度没有超过三公里，但笼罩的面积可达几十万平方公里。 ” 该文给出了一个探空曲线图，用以说明当时的近地面大气的层结特点。在文献中徐希慧指出：“ 1990年12月30日到1991年1月23日，塔克拉玛干沙漠腹地西段（阿克苏地区的沙雅南部至和田北部）出现一条宽约20km，长约400km带勾状的东北-西南走向的低云云带（给出了一张云图）。其地理位置、云的高度、外形“准静止”低维持了8天。至元月14日此特殊云带才变窄缩短了一些，地理位置和云带走向仍然很少变化 ” 在文献中林之光就揭露了四川盆地的降水历时（一年中有降水现象的时间长度）、云量要比周围高的特点，还指出了四川盆地的夜雨多的特点。他说“ 四川盆地是我国唯一的大面积夜雨区 ”，也论证了夜雨是四川盆地所特有。他认为夜雨是地形降水。林之光的这些研究揭露了盆地气象的特殊性，这就是盆地气象学研究。文献揭示四川盆地连同贵州山区是我国日照时数最少是地区。年日照时数少于 1400 小时的面积非常大，等于每天没有 3 小时的太阳光。结合这里的多雨我们可以把四川盆地称为湿盆地。而青海的柴达木盆地的日照时数却比四周高，一年有 3000 多小时。我们可以称它为干盆地。我们分析这些特殊的干或者湿都与盆地地形有关。只要树立盆地气象学的概念，估计还会找到更多的天气气候事实与盆地气象学有关。 2. 知识体系的特点提出“盆地气象学”，就要建立新的知识体系。如何建立？我们认为这要 l 有较统一的研究对象、领域； l 有适用于该领域的通用性比较强又比较确切的概念； l 有研究这些对象的若干仪器、手段和方法； l 发现了较丰富的客观事实、现象； l 通过归纳、分析与推理得到了若干不互相矛盾的规律； l 有若干应用事例、一些预言和一些没有解决的新问题； l 在社会上得到了一定程度的传播。上面这些一般认识也适合盆地气象学。盆地气象学的建设就是克服对一般天气气候概念的生搬硬套，努力提出适合盆地天气气候特点、有一般性（普适性）又有相对确切性的概念是最重要的问题。我们的目标当然是寻找盆地天气气候的特殊规律，但是要描述特殊地区的规律必须有特殊的概念。没有概念性的突破难以形成新的学科。下面就是我们初步提出的几个有关概念。 3. 盆地气象学的一些概念 l 盆内云：云顶高度低于盆地四周的山体的平均高度的云。估计在新疆和四川都存在这种云，并且严重地影响着天气气候。 l 滞留云：云的外轮廓每天移动的距离在 100 公里以下，寿命在 3 天以上。这与地方性的积云不同，但是在盆地中可以见到。 l 盆内低空急流：低空急流的最大风速层低于盆地四周的山体的平均高度。仅出现在盆地内一部分地区的低空急流。 l 盆地地面特征高度：盆地内占的面积最大的高度。 l 盆内水汽权重：盆地内的大气含水量（从盆地地面到盆地四周的山体的平均高度）占总含水量的权重。估计新疆的一些盆地这个权重可以达到 70-80% ，即当地多数的水汽集中在盆地内部。 l 盆地内部降水量：指盆地内部蒸发所形成的降水量。 l 盆内云笼罩时间：它直接反映了盆地内的云对气候天气的影响。 l 盆内降水历时权重：指一年或者某时间段，盆内云形成的降水所占的时间与该时段中全部降水维持时间的比例。在新疆冬季，这个比例有时可以超过 50% 。以上仅是根据一些天气实际和分析初步提出的特殊词汇。详细的解释要有更细的工作。 4. 盆地气象学的定义、特点与框架研究盆地（可以包括山谷，山区）地形对天气气候（主要指当地）的影响的系统性知识称为盆地气象学。这可以作为盆地气象学的初步定义。根据初步分析，盆地的天气气候与周围地区有比较明显的差别。天气系统在这里的移动性差。某些天气（现象）系统在盆地内部滞留的时间长。水分（水汽、云，蒸发、降水量）在盆地内部的循环比较明显。准确认识和利用这些特点对于保护盆地生态和改造环境有重要意义。例如，数十年的资料显示塔里木盆地的阿克苏地区的降水量是持续增加的。笔者认为：该地区截占了大量水源去开荒，这些水分就在山谷风比较大的地方蒸发。水分在这种地方的蒸发使水分内循环加强，即该地区的降水量增加。它提示调度盆地内的水源使其在谷风强的地方蒸发，会增加盆地的降水量。我国已经进入了大范围调水和生态治理的新时期，盆地气象学就是治理盆地天气气候和环境的理论武器。气象学不能总停留在跟着工程搞研究的阶段，它应当及时地提出重要的基础理论问题，做出对应的研究成果，从而指导和推进国家山河治理的大工程。现在是这个新学科的形成期。收集与盆地地形有关的天气气候事实，提出对应的概念是最重要的。随后应当利用一般的流体力学、热力学等一般气象知识结合盆地气象学的特殊性发现新的规律、解释新发现的现象，甚至指导某些大型的环境改造工程。盆地气象学的知识框架要在研究中逐步形成。 5. 创建盆地气象学在中国创建盆地气象学是有可能性的，从实用角度看也有必要性。 21 世纪初的中国不是 100 年前的中国了。我们已经有了一定的经济基础和科技实力。我们有丰富的天气图资料、气候资料和卫星云图资料。过去向国外学习是有成绩的。但是要克服无视中国“实际”的弱点。笔者认为有关方面组织全国有关科技人员就此召开对应的学术会议，汇集大家的初步认识是应当的。在自然科学基金会或者气象部门的研究基金中列出对应的鼓励研究方向是应当的。很多盆地在我国西部，鼓励西部的科技人员组织起来联合研究这个问题的应当的。国家在乌鲁木齐和成都成立了专门的气象研究所。它们都是盆地的所在地，应当在这个方向多做工作。过去，结合青藏高原对下游的天气影响我国创立了高原气象学。今天，我们应当结合西部大开发，创立盆地气象学。青藏高原只有中国有，盆地在世界各地都有，我们在这个领域有建树也是对世界气象科学的贡献。参考文献江禾，盆地气象学问题，新疆气象， 1986 年， 10 期， 2-4 页新疆气象局气象台预告室，准噶尔盆地冬季低云雾个例分析，气象， 1977 ， 12 期徐希慧，气象卫星资料在沙漠气象中的应用，新疆气象， 1993 年， 16 卷， 2 期， 16-19 张家诚，林之光，中国气候，上海，上海科学技术出版社， 1985 年， 196-222 ， 270 页张家诚，林之光，中国气候，上海，上海科学技术出版社， 1985 年， 299-315 页

个人分类: 盆地气象学|5616 次阅读|0 个评论

应当由中国创立盆地气象学

热度 1 zhangxw 2010-9-13 16:28

应当由中国创立盆地气象学张学文（说明：本稿写于2006.1.17） 2006年初始，胡锦涛在科学技术大会上提出建设“创新型国家”的战略目标。确实，多年封闭的中国经历了近100年的向西方学习的阶段，现在不能总是当学生，而应当开始搞点前人或者国外没有的东西了。胡锦涛的讲话及时又重要，他在唤醒比较墨守成规的民族踏上新程。让气象人高兴的还有气象界的叶老获得了最高的奖励，要记住叶笃正与陶诗言等学者创立的高原气象学是叶老获奖的重要一环。确实，过去我们在外国人建立的植物分类体系中，为自己发现一个新物种而自豪，或者为发现一个新彗星而骄傲。而叶老的工作则是在科学殿堂里建立一个新的学科！这确实是值得我们学习和思考。就在胡主席讲话和叶老的获奖的激发下，我不由地回荡起多年的一个话题：应当由中国创立盆地气象学。那是上世纪70年代，气象卫星的照片让我明确了每冬必到新疆准噶尔盆地的低云雾的云顶轮廓线几乎就是盆地四周山地的等高线。换言之，这些特殊的云，原来就是装在盆地内的云，而不是随便漫游四方的云。难怪它们可以滞留在盆地内多日不散，而且可以形成浓雾或者微雪天气。每年冬天新疆的低云雾反复在告诉我，它是多日少动的云、与盆地密切相关的云，它特性十足！我还联想四川为什么是我国的多云中心，为什么那里多雾，塔里木盆地的降水为什么那么难预告（西风带的很多天气学知识在那里不灵了）？ … 就在这些问题的年年敲打下，也在“有高原气象学，为什么不能有盆地气象”的反问下，“盆地气象学”5个字浮现到了我的眼前。1986年的“盆地气象学问题” ，2003年的“盆地气象学及其一些概念” 是我写出的初步认识。不妨把“研究盆地（可以包括山谷，山区）对天气气候（主要指当地）的影响的知识体系称为盆地气象学”。我认为中国是个多盆地的国家，塔里木、准噶尔、四川、柴达木是大盆地，还有很多小一些的盆地（包括所有的湖泊，以至云南的各个小坝子），它们涉及的人口数量在2亿以上。盆地气象有很多特点，忽视这些特点就提炼不出对应的概念和规律，重视这些特点就会发现特有的概念和规律。开展盆地气象学研究具有重要的理论和实践价值。我与学友邓子风高工谈这个事，他不仅同意还做宣传，时任中国气象局副局长的章基嘉请他细谈，并表示你们搞我给你们当顾问。北京大学的陈受钧教授也曾十分支持这个研究。世纪之交新疆气象研究所升格，我曾经建议以“盆地气象研究所”命名之。 80-90 年代游来光研究员看中了准噶尔盆地的低云的特殊性，他与新疆同志开展了关于它的系统的云物理学研究，其成果获得国家科技进步二等奖。我觉得从新视角梳理已经有的事实，积极开展盆地气象学研究应当是我们的使命，因为我们是多盆地的国家，因为盆地有2亿人口，因为我们要成为“创新型的国家”，因为我们也在变成气象强国… 老一代已经为高原气象学奠基，新一代在继承其事业的同时也应当开拓新领域，愿盆地气象学早日在东方创生。 (本稿2006.01.17首先发表在气象港 http://qxg.com.cn 欢迎任意的网站转贴）

个人分类: 盆地气象学|2343 次阅读|2 个评论

地球水文学的研究初步计划

purplelab 2010-4-7 16:07

1 ：原则 1 宏观思维 2 贯通各学科 2：目标近期：水循环定量中期：水文力学远期：宏微尺度耦合水文预报

个人分类: 水圈水文学|2322 次阅读|0 个评论

《2012》带动地质和气象学成留学新宠

pony1984621 2009-11-22 21:44

《2012》带动地质和气象学成留学新宠 http://www.sina.com.cn 2009年11月20日 14:43 新通留学网　　《2012》卷走票房2.25亿美元地质、气象学成留学专业新宠儿　　由《后天》导演执导，好莱坞灾难大片《2012》在首映一周内就已卷走全球票房2.25亿美元，自11月13日在中国大陆上映后，更是受到影迷热追。短短几天内，大陆票房也已达8000多万元人民币。不少观众在观看这本灾难片后都给予了高度评价，甚至还有人称这部电影将成为世界灾难片的顶峰之作。其中的一句经典台词选择中国没有错，更是成为大家的最爱，证明了中国在世界上不可取代的地位。　　《2012》热播气象学、地质学专业咨询人数倍增　　相信很多人在看了《2012》后，都会感受到自然灾害带给人们的那种恐慌感。不要以为这样的场景只会发生在电影上，其实在现实生活中，灾害也是无法阻挡的。远的不说，当下遭遇的强冷空气，就给大家带来了诸多不便。不过即使是在如此冰冷的天气里，来咨询出国的学生和家长依然热情高涨，留学专家透露，近期来咨询的学生多数把目光瞄准了曾经的冷门专业。　　留学专家告诉记者，随着《后天》、《2012》等灾难片的上映，很多学生在择业上都开始关注不少新兴专业上，如气象学、地质学、新能源学等。这些专业在前几年都是鲜有人问津的，但是最近半年内咨询的人很多，一下子就成了香饽饽。留学专家说。加上现在院校的专业分支很细，多样化给了学生更多的选择空间。特别是美国的院校，有很多排名靠前的名校都设有这些专业，如康奈尔大学、麻省理工学院、亚利桑那大学等。　　专业选择关键是看市场的发展趋势　　小施最近在准备留学美国的材料，她表示，当初为了专业选择的问题，和父母产生了不少分歧。爸妈总希望我去读个金融商科的，说出来好就业。小施却不肯，他个人比较偏爱地质勘测专业，我觉得地址勘测就不错，一些灾害发生后，重建需要大量的人才，出来后就业也不会有问题的，而且还能为社会做点真正的实事。　　留学顾问表示，现在，像小施这样的学生有很多，他们不喜欢家长全权处理，越俎代庖，更坚信自己的选择没有错。因为专业的选择关系到自身今后的发展，由家长代选反而会模糊就业方向，还有可能入读自己不喜欢的专业，从而导致留学质量下降。留学专家说，家长应放权让学生自己选择就读专业，提高自身独立能力，在以后的留学过程中能更坚持。　　据了解，除了上述几个专业外，还有不少学生对其他的细分专业有兴趣，比如护理专业、新闻媒体报道专业、还有针对最近汽车市场大热而推出的机械学专业等。这些专业要去哪个国家留学好，什么学校具有这些优势专业呢？学生可以在选择前先去正规的留学机构进行咨询，并请留学规划师对自身情况作较为客观的分析，根据实际情况选择。

个人分类: 转载精品|3160 次阅读|0 个评论

关于大气密度的两个猜想

zhangxw 2008-1-12 17:27

关于大气密度的两个猜想 2008.1.12 张学文 ldquo; 科学史证明一种新假说或者猜想，无论事后肯定或否定都对科学的发展起促进作用 rdquo; 。下面提出两个猜想，欢迎验证。猜想 1 任一时刻全球大气密度的一个非线性函数值是守衡量把同一时刻的全球大气分成质量相等的充分多的 k 块（如 10 5 -10 10 块），用 rho; i 表示每块空气的密度（ i=1 ， 2hellip;k ），计算这些 rho; i 的如下几何平均值 rho; （公式省略）我们猜想任意连续的 5 天的各个 rho; 值的相对误差小于 0.5% 。即在天气学意义下可以认为 rho; 是守衡量。 rho; 值不变与大气质量守衡是两个独立的论断。从后者推不出前者。猜想 2 任一时刻全球大气中空气密度与它占有的质量服从同一个函数关系全球大气中空气密变化很大，但其值界于 rho; 到 rho;+Delta;rho; 的空气的数量（质量） Delta;m 应当与大气密度保持某种稳定的函数关系，例如它符合统计学里的GAMMA分布（因为公式不好表示这里省略了） M 代表地球大气总质量，对于各种 rho; 值 n 和 beta; 都是常数，且 n 1, beta; 0 。我们猜想此公式对任何时刻的全球大气都适用，即此函数关系有稳定性说明 l 这两个猜想可以用全球的气象观测资料验证它们是否正确。 l 如果它们被证实，这两个猜想也可以作为约束用于数值天气预告业务，从而提高天气预告的质量。参考文献贝弗里奇.科学研究的艺术.北京:科学出版社,1979,44-45

个人分类: 大气密度2019|5777 次阅读|7 个评论

大气科学难（重要）题之一：熵气象学问题（初稿）

zhangxw 2007-11-1 16:52

大气科学难（重要）题之一：熵气象学问题（初稿）题目：熵气象与气象分布函数研究对题目的说明： 1. 气象分布函数研究不仅包括过去研究的各种气象要素的概率分布函数、各种云、降水物的滴谱分布，也包括例如同一时刻的全球大气中不同压力（温度、湿度、风速、风向、位温、能量、角动量）的空气各有多少，或者降水现象中不同深度的降水各占多少面积，不同强度的降水各占多少时间，无雨区占天气图的相对面积等大量新的函数。它们是认识大气特征的重要侧面。 2. 熵气象研究包括把上述各种分布函数与熵联系起来，再配合约束条件，利用最大熵原理，从理论上说明为什么大气变量符合这类分布函数，以及如何把它们与气象学的理论方程组联合起来求解大气的变化规律等科学意义：熵概念和热力学第二定律是自然科学的基本概念和基本规律。 20 世纪它们又与信息熵、分布函数、最大信息熵原理联系了起来。其应用领域又有新的扩充。 20 世纪的气象学把牛顿力学、热力学第 1 定律、气体状态方程、连续方程这 6 个方程联立起来用于气象状态的预报并且取得初步成功。但是也由于上述 6 个方程实际上涉及了风的 3 个分量（ u ， v ， w ）、压力 p 、温度 T 、密度以及外界给予空气块的热量 Q 这 7 个变量（方程数量少于变量数量）。所以在具体使用时不得不做一些不大符合实际的假设（如绝热假设），从而使它预报能力受到限制。而这个方程组里并没有热力学第二定律的地位。鉴于热力学第二定律在自然科学中的基础地位，把它准确、有效、巧妙的用于气象学的理论园地，就可能是气象理论的新突破。 1991 年丑纪范院士为《熵气象学》（张学文，马力，气象出版社）而写的序言中认为：这些全新的学术思想是非常值得重视的，这一方向性的有益探索无疑有着深远的意义。问题产生背景：笔者在 60-70 年代做预报员时自学信息论、熵概念，结合气象问题写成《气象预告问题的信息分析》（科学出版社），这不仅把信息熵概念系统的引入天气、气候和天气预告领域，也使自己踏上了把分布函数 - 熵 - 熵原理用于气象学的不归路。进展： 1981 年笔者在暴雨的维持时间、笼罩面积和深度研究中提炼出一类分布函数概念去概括它们，并且把统计力学中的玻尔兹曼统计引入气象学。而这与最大熵是一个问题的两种提法。在明确了用分布函数概念可以概括很多气象上的一般问题以后，在自然科学基金会的支持下开展的熵对气象要素分布的约束研究中我们写成《熵气象学》（ 1992 ，与马力合作）一书，它提炼了大约 30 种气象上的分布函数，并且对一部分分布函数用最大熵原理给予理论说明。这使熵气象学研究迈出了最初的一步。丑纪范院士为他们的钻研本身已足以使人振奋。使我们觉得在主导的思潮之外，依然可以另辟蹊径，独树一帜。笔者退休以后对持续 20 多年的努力又做了概括， 2003 年写成《组成论》一书概括的气象分布函数已经扩展到大约 50 个。我们发表的有熵气象和分布函数的文章大约有 60 篇（ http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/index.htm ）。难点：笔者认为本研究有理论难度（涉及统计力学、理论气象学、热力学、概率论知识在深层次上的融合）。鉴于我们已经迈出了第一步，如果进展顺利，就可能建立一个重要的科学分科。目前的核心环节是唤起学术界的重视、支持和组织适当的力量。笔者认为中国人有力量和条件创立这个研究领域。提交者姓名：张学文（研究员）单位：乌鲁木齐沙漠气象研究所，中国气象局， 830002 初稿写成时间： 2007-10-31

个人分类: （熵+统计）气象学|7404 次阅读|0 个评论

《熵气象学》自序

zhangxw 2007-6-30 17:43

《熵气象学》自序 1957 年当我从大学毕业时，记得我对自己说过由于熵这个词太神秘，把握不住它，今后在工作中尽可能对它敬而远之。历史就是这么怪， 30 多年后的今天回首往事，我自感欣慰的工作竟是与熵有关的工作。近 10( 或 20) 年来，可以说把熵原理用于各个领域一直是我苦心思考的课题。 60 年代起我在新疆从事天气预告工作。当天气没有报准时，就感到着急和痛心。为改善这种处境，记得我急切的想从众多的统计学方法中寻找对我们最有用的方法。这种努力持续了好多年，给我影响最大的是 1968 年有幸读了苏联的雅格洛姆的《概率与信息》一书。它不仅从概率角度使我理解了什么是信息熵，还使我看到这些概念对分析天气预告问题十分有效。从此我扭转了对熵的冷漠态度，变成了努力用它分析问题的热心人。我逐步感到用熵去分析气候特征和天气预告是非常自然又很科学的作法，而用信息分析天气预告过程则可以从信息原理中得出很有力的结论来。信息原理使我认识到有些场合并不是预告员拿不出好的预告方法而是根本不存在这种方法。巧妇难为无米之炊，工程师造不出永动机和预告员创造不了信息，这三者包含着同样深奥的哲理。 1973 年我的这些工作在南京气象学院办的一个统计学习班上有幸受到鼓励。这促使我把有关成果和认识汇入《气象预告问题的信息分析》一书中。 1980 年的一件事使我关注的中心从天气预告方法的信息分析又转到熵原理如何用来解释气象科学中的种种问题上去了。当年廖树生给我看了他的一个手稿。其核心内容是他用统计力学的思路、方法论证了日降水量的概率分布应当是负指数分布。这不仅使我看到了一种新的推证概率分布的理论方法和模型，更重要是它使我早先知道的熵极大与概率分布的知识和统计力学知识融到一起去了。而这种融合加深了信息熵极大原理的物理根基。我从中感到统计力学和熵原理会促使我们对气象现象从新的物理基点得到说明。这好似为气象学找到一个新的理论园地。我支持廖树生发表了那篇文章 (1981 年 4 月号《新疆气象》 ) ，此后我又沿其思路研究了降水的历时、面积和深度问题、多次降水的卷积问题、等压面上的风速分布问题等等。 1983 年还在新疆气象学会支持下召开过统计力学在气象上应用潜力讨论会。而 1987 年新疆科协等单位出面在乌鲁木齐召开的全国首届熵与交叉科学研讨会则把熵的应用扩及气象学以外的其他物质科学领域。 80 年代我们就此陆续地发表了一些文章， 1986 年提出了熵气象学一词。 1988 年还获准把熵在气象上的应用研究列为国家自然科学基金课题。而本书就是这些年间形成的思路和若干成果的综合介绍。形成一个学科应当有其基本概念和基本理论，熵概念和熵原理则在这里居主导地位；形成一个学科还应当有特定的研究领域，在本书中我们将看到小至一片云中的各个云滴，大到全球大气的风速分布，这些气象学过去关注的现象也都是 ( 不过观点变了 ) 熵气象学的研究内容。从具体处理问题的过程来评判，我觉得这里引用的假设的合理性、思路的严密性、数学处理的简明性、结论的普遍适用性和它与实际资料的拟合程度都使它有一定的资格跻身于科学的殿堂之中。应当承认这里看待气象问题的基本观点与过去人们习惯的动力学观点有很大的差别。而完成这种观点的转变是要经历一番思考的。可是一旦理解了这种思路，余下的数学物理处理常常是较为容易的。牛顿力学曾经是物理学的骄子，可它并不是物理学的独生子。今天，统计物理学也已在物理学中占有相当的地位了。气象学是地球科学的骄子，动力气象学是气象学的骄子，可它也不应当永远是理论气象学的代名词。我们希望熵气象的研究能推进统计气象科学 ( 不是单指气象统计方法 ) 向理论阵地迈进一步。这里还想补充一句，即本书介绍的分布函数的概念和如何通过它把熵原理用于对应的场合不仅仅是适用于气象学，它也同样适用于其他科学 ( 含社会科学 ) 。在笔者看来，统计物理中的深刻思想，不应当仅供物理学家独享，它实际上也是众多学科共享的理论武器，它会帮助众多学科向理论阵地迈进一大步。　　本书第二章 4- 7 由马力执笔， 3 、 9 为共同执笔。书中的大部分的计算、图表清绘和部分图表的制作，都由马力完成。　　戴新刚曾在计算机上用全球逐日 5 层资料作了不少计算，书中的一些观点他也参与过讨论。郭爱卿也曾为本书做过一些计算工作。在此一并致谢。我还要特别感谢丑纪范教授在序言中对我们的热情鼓励和积极评价。本书的出版得到了气象出版社、国家自然科学基金会地球科学部等单位的支持。在此顺致谢忱。作者学识有限，书中错误之处诚望不吝指正。张学文 1991 年 3 月于乌鲁木齐，新疆气象科研所

个人分类: （熵+统计）气象学|4800 次阅读|0 个评论

《熵气象学》的序言--丑纪范院士

zhangxw 2007-6-30 17:41

《熵气象学》的丑纪范序（作者系中国科学院院士，丑纪范张学文注于 2007 ）本书研究的是气象学问题，可是它离开了动力学框架，却从统计物理和熵的非决定论角度另辟蹊径。迄今为止，决定论的动力学描述在气象学中占着主导地位。得力于此，气象学发展到了较高的水平。其标志是把系统的观测和数值模拟结合起来了。数值模拟的理论和方法在数值天气预报的实践中天天接受着自然界的检验，被证实达到了较高的水平。数值天气预报是植根于牛顿 (1saac New-ton ， 1642 1727) 创立的古典力学的土壤中的，其出发点是大气的未来状态完全取决于它现在的状态，根据某一时刻实测的大气状态和运动，通过描述大气运动规律的微分方程，可算出将来某一时刻的相应大气状态和运动。数值天气预报有着艰难的历程，有着大量的工作，有着辉煌的成就。但是万变不离其宗，应该说它是在这个决定论的框架里发展的。但是，事物走向它的反面，因果性的决定论模型本身导致了不确定即使大气的未来状态完全取决于它现在的状态，我们能精确地知道它现在的状态吗 ? 不能 ! 对初始状态的了解只能有相对的准确性，不可能有绝对的准确性。不论科学发展到何种程度，都存在测量精度的限制。人们在测量中可以精益求精，但永远不能使测量的误差等于零。现在人们都知道，逐日天气预报的理论上的可预报期限不超过 2 3 周。初始状态的微小偏差并不重要，重要的是，我们现在知道，对很多非线性系统来说，这种不确定性会随时间指数增长，这和复利增长十分相似。我们知道， 7 ％复利可以在十年内使存款倍增，二十年变成 4 倍，。同样，若每过一段时间了系统的误差就加倍，那么在 nT 时段之后它就增大 2 n 倍。也就是说，以二进制计，由物理规律所计算到的状态变量就丧失了 n 个有效位数。这样，经过一定时段初始状态的信息就丧失殆尽了。这就表明决定论的牛顿力学从计算和预测的观点来看，实际上具有内在的随机性。这就是混沌 (chaos) 系统。 1963 年洛伦兹 (E ． N ． Lorenz) 研究气象问题时首次发现了混沌系统，提供了第一个奇怪吸引子。现在大家知道，这类系统并非例外，而是自然界极普遍的现象，是经典力学所描述的事物的常规。奇怪吸引子上的运动轨道，对轨道初始位置的细小变化极其敏感，但吸引子的大轮廓却是相当稳定的。郝柏林说得好正是对初值的敏感性，使得物理量在奇怪吸引子上的平均值反而对初值不敏感。奇怪吸引子上的运动不仅是遍历的，而且是混合 (mixing) 的，可以在其上引入定常态的分布函数，进行统计描述。混沌理论的产生被视为本世纪物理中继相对论、量子力学后的第三大成就。其重大意义是揭示了牛顿力学具有内在的随机性。决定论和概率论描述之间，存在着由此及彼的桥梁。动力气象和数值天气预报专家汤普森 (P ． D ． Thompson) 感叹说：宇宙间统计秩序随处可见，而决定论则绝无仅有，不懂得这一点的人在这个日益复杂混乱的世界里就会束手无策。不断变化着的大气状态乃是气候系统的一个奇怪吸引子。如何研究它 ? 如何在其上引入定常态的分布函数进行统计描述是一个有待解决的问题。张学文先生长期致力于从统计物理的角度研究气象问题，成绩显著，多所建树。他将云滴谱的概念推广成分布函数用来分析其他气象问题，发现大气的许多基本特性的分布函数遵循熟知的解析表达式，并且在时间上具有稳定性。为了解释这种现象，他将信息熵概念与原理应用于大气科学，对大气中各种物理量场进行宏观描述，以熵来度量各种形态场结构的复杂性或姿态丰度。在一定的积分约束下，引入熵最大假设可从理论上推导出与实际资料相符的分布函数。这些全新的学术思想是非常值得重视的，这一方向性的有益探索无疑有着深远的意义。本书将作者十余年来辛勤钻研的成果和见解作了一个系统的、由浅显到复杂的逐步介绍，层层剖析，是很有说服力的。我相信虽然他的体系和价值还有待于实践的印证，还有待于进一步的发展，但是他们的钻研本身已足以使人振奋。使我们觉得在主导的思潮之外，依然可以另辟蹊径，独树一帜。应该感谢作者，感谢他们艰苦的攀登和满腔热情的奉献。丑纪范 1991 年 7 月 9 日于北京气象学院（作者系中国科学院院士张学文注于 2007 ）

个人分类: （熵+统计）气象学|5194 次阅读|0 个评论

《熵气象学》内容提要

zhangxw 2007-6-30 17:35

2007.6.30说明：下面是1992年出版的熵气象学一书的内容提要和版权部分 ( 京 ) 新登字 046 号内容提要本书从新的观点出发在气象学中新发现了一批现象，并用熵原理对它们作出了理论说明，从而建立了熵气象学。第一章系统介绍了统计物理、信息论中分布函数概念，第二章即用它揭示了一批过去鲜为人知的各类气象要素的分布函数。在第三章介绍了熵概念后第四章又用它分析气象问题。第五章系统介绍了当代关于熵的原理第六章则用它去解释新发现的现象。这样就由新的观点，新发现的现象和熵原理对它们的解释构成了气象学中一个新的知识体系。全书还对如何把这新的知识体系用于改进天气预告，分析气候变迁，应用气候、降水分析等实用领域作了介绍。本书对一切想把统计物理，信息论中的有用概念，原理引用自己学科的学者在方法论上必有借鉴意义。因而本书不仅对气象学者，而且对各学科的科技人员都有参考价值。熵气象学张学文马力著责任编辑：吴向东张斌气象出版社出版 ( 北京西郊白石桥路 46 号 ) 北京市燕山联营印刷厂印刷新华书店总店科技发行所发行全国各地新华书店经销 * 开本， 787X1092 1 ／ 92 印张： 7 字数： 144 千字 1992 年 10 月第一版 1902 年 10 月第一次印刷印数： 1 850 定价： 5.40 元 ISBN 7 5029-1047 6 ／ P 0521

个人分类: （熵+统计）气象学|4501 次阅读|0 个评论

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭安全验证

标签: 气象学

相关帖子

相关日志

关闭 安全验证

标签: 气象学

相关帖子

相关日志

关闭安全验证