统计气候

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第556页（3035字）

是气候学科的一个重要分支，以气候统计学方法为工具去分析、模拟和预报气候的学科。

严格地说，“气候统计”不同于“统计气候”，前者是后者的理论基础，而后者是前者的应用，两者结合统称为“统计气候”已成习惯．并为国际上公认。统计气候与动力气候、物理气候、天气气候、地理气候等学科相比，它在揭示气候现象、模拟气候状态、预测气候趋势方面有其独特的优点，是研究气候的重要途径之一。广义地说，统计气候是一切气候学问题观测研究的基本工具，它也是研究气候成因、气候变化规律以及气候预报的有力工具。

由于概率统计学的发展，自19世纪以来，统计气候学科已逐渐形成。

20世纪20年代以后，奥地利Conrad致力于气候统计方法的研究，于1944年完成了世界上第1本有关气候统计方法的着作《气候学中的方法》。50年代中，英国Brooks与Carruthers写成综合性教科书《气象统计方法手册》，高桥浩一郎(1956)完成了《气象统计》，Panofsky与Brier(1958)写出了《统计学在气象学中的一些应用》等着作。

1963年中国么枕生在多年执教气候学与气候统计学的基础上，完成了中国第一部有关统计气候学方面的论着《气候统计》，该书在经典数理统计学基础上详细阐述了各种气候资料的统计方法，初步总结了多年来统计气候研究的成果并进一步发展和创新。此外，Дpозлов(1957)的《气象观测的气候学整理》、Кaэaкeвич(1969)的《随机函数论原理及其在水文气象中的应用》两部着作，也是统计气候方面的代表作。

在70年代以前，还有大量的研究成果以论文的形式发表于大气科学的各种学术刊物上。例如，中国史久恩(1964)首次引入逐步回归技术、章基嘉最早应用自相关分析降水韵律、徐尔灏(1950)中国年降雨量的正态性、陈受钧(1962)最早应用波谱分析大尺度天气过程、王绍武和史久恩、徐群等人(1961，1962)曾分别应用周期图分析中国大气活动中心和长江中下游汛期降水规律，等等；国外学者在这一时期的贡献如Reynolds(1955)用统计学方法讨论非季节性冷暖期，Lamb(1950)用统计方法研究天气类型与天气时期，Flohn(1951)研究了天气变化趋势，Cehak(1959)研究了日平均气温的概率分布模式，Gandin(1961)研究了站网的合理布局问题，等等。

进入70年代以后，统计气候学进展更为迅速。王宗皓、李麦村(1974)着有《天气预报中的概率统计方法》，首次将天气预报问题纳入概率统计学途径；黄忠恕(1983)、黄嘉佑(1983)分别写成了《波谱分析方法及其在水文气象学中的应用》、《气象中的谱分析》两本着作，促进了中国气象谱分析的发展；其后，么枕生(1984)又出版理论性专着《气候统计学基础》，将统计气候的理论基础进一步深化；屠其璞、丁裕国等(1984)则以理论联系实际的叙述方式编着了《气象应用概率统计学》一书，对促进统计气候应用有一定的贡献。

由么枕生首次写成的《气候统计》一书经丁裕国(1990)修订再版，从而使气候统计的内容进一步深化和提高，形成了更加完整的学科体系，该书总结了近20多年来国内外统计气候的最新成果，开阔了应用前景。同期问世的代表作还有《气象统计分析与预报方法》(黄嘉佑，1990)、《车贝雪夫多项式及其在气象学中的应用》(周家斌，1990)、《气象统计预报中的多元分析方法》(施能，1992)等。国外着名学者Essewanger(1976)、Murphy和Katz(1985)也曾分别写出专着《大气科学中的应用统计学》、《大气科学中的概率统计和决策》等，极大地丰富了统计气候学研究成果。

由于当代大气科学各个分支学科的迅猛发展，学科之间相互渗透和交叉，加之90年代以来全球气候观测资料已相当丰富，电子计算机技术和统计学本身的发展，统计气候研究成果大量出现在各种学术会议文集和论文期刊之中，而并不仅仅局限于某些专着。

例如，70年代以来，美国已经召开过12次大气科学概率统计会议，其它各国也相继举行过统计学家和气候学家联合发起的国际统计气候会议，在世界气象组织(WMO)和各国气象学会与统计学会支持下，先后举行过5次国际学术会议，研究成果十分丰富，其内容涉及下列各个方面：气候要素的理论分布模式；气候概率估算模式；气候的多元统计模式；气候变化的诊断与预报模式；随机动力气候模式；气象场的客观统计模式；气候波谱分析；等等。

关于大气科学，历来就有确定论和随机论两种不同的认识观点，相应地形成了动力学和统计学两类研究途径。多年来，如同对天气的研究一样，在气候的研究中，人们试图将统计学观点与动力学观点结合起来，建立动力统计分析、模拟和预报模式。由于非线性动力学揭示了确定性系统的内在随机性，从而提供了实现这一愿望的可能。目前，一方面统计气候学本身不断推陈出新，引进了许多新的技术方法，例如岭回归、稳健回归、Logistiic回归与判别、多要素排列法(MRPP)、车贝雪夫多项式基础上的迭代算法、均值生成函数、追踪投影(PP)意义下的主分量分析、判别分析、信息论与气象熵、游程转折点理论、各种广义的EOFS、方向数据概率模型等等；另一方面来自非线性动力学的各种理论和方法又给统计气候学注入了新的活力，发展了一些新的统计动力相结合的方法，如Leith的Monte-Carlo动力统计预报、Seidman的随机初值平均法、Hoffman等的滞后平均预报方法、灰色系统建模、Epstein途径的随机－动力预报、施永年提出的随机－动力气候模式、Fokker-Plank方程意义下的随机模式等等。

此外，以混沌理论为基础的统计动力气候也已出现，所有这些研究动态都表明，统计气候学在当代许多新兴学科与技术方法的交叉影响下，正在蓬勃发展。

可以预言，在吸取现代概率统计新成果而又不断渗入动力学新成果的基础上，统计气候学科将会以更加崭新的面貌出现于大气科学之林。

【参考文献】：

1 Suzuki S I，et al．Developments in Atmos．Sci Elsevier，Amsterdam，Oxford，New York，1980，13：1～10

2 么枕生．气候统计学基础．北京：科学出版社，1984．4～16

3 Houghton J T．He Global Climate．Cambridge University Press，1984．1～20

4 么枕生，丁裕国．气候统计．北京：气象出版社，1990．1～10

5 Steering Committee for International Meetings on Statistical Climatology．Toronto，Canada，1992，6(22～26)：1～2

(南京气象学院丁裕国副教授撰；么枕生审)