前言--气象统计学私探（1）

张学文2009修订补充2020 07 07

 关于地球大气的知识在很早以前就已经归入气象学名下。20世纪，在气体状态方程、流体力学方程以及热力学第一定律知识的支持下，气象学中的的动力学理论逐步成熟。20世纪50年代以后，全球各地、各层上的压力、温度、湿度和风的每天的资料日益丰富。有的气象机构则可以根据这些资料和动力学理论开展数值天气预告，并且用于气象台的天气预报业务中。气象的动力学理论（动力气象学）由此占据了气象理论舞台。

但是，密布世界各地的气象站也拥有长时间序列气象数据。关于气象数据的统计分析工作也在进行着。这种统计分析并没有基于动力学，它们从另外一个角度看待大气。分析当地的气温、压力、湿度、风的统计平均值与出现概率就是其成果。对不同地点的气象统计资料的分析形成了气象统计知识，气候学的很多内容就是基于气象统计分析的结果。

气象资料的统计在20世纪随着统计学、概率论、天气学、气候学的发展而日益丰富。但是这种发展基本处于运用各种统计方法的层次。即把统计计算（如求平均值）作为处理天气、气候资料的手段，而没有多注意这些气象统计显示或者依据的一般规律性。人们承认气象统计的内容很丰富，但是统计气象还不具备与动力气象学平起平坐的学术地位。

在物理学中有理论力学和统计力学，而且它们的地位差不多。这无形中提出一个问题：拥有大量气象数据的气象统计如何形成一个比较完备的理论结构，并且可以与动力气象学并列？

这显然是气象领域的学科建设问题。

《气象统计学私探》则是个人就此的初步探索。与一般的气象统计方法比，这里则更侧重基本概念、基本思路、基本规律的提炼、梳理，而把揭露气象统计事实方在第二位。

一个基础理论体系的建立不仅需要有明确的研究对象，还需要有基础的概念、工具和原理，公式，推论等等。自然这些也都需要有验证和应用。

气象学的动力理论以研究空气微团的气压、温度、湿度和风矢量在几何空间中的存在、分布与变化为核心任务的。它揭露普遍适用与每个空气微团的气象状态变化的规律。

气象统计理论以研究地球上大气压力、温度、湿度、风矢量、降水等等气象变量总体（相对）统计特征。

动力（理论）气象学与统计气象学的对比表

在丰富的气象资料的统计分析中，应当把握那些重要概念、认识？

在丰富的气象资料中存在那些普遍适用的统计规律？

气象统计知识可以用于气象预告？

一门科学学科的形成，没有对应的数据是不行的，但是只有数据，以及对它们的初步统计也是不够的。气象统计学需要在气象数据及其统计的基础上，提炼概念、规律，并且在这种基础上打开应用的大门。

         笔者无力构建一个学科，但是如果能够为此呼吁，也算是努力了。

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附形成一门科学学科的7点要求          （转自《空中水文学初探》一书的前言）

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精确的概念；

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规律；

l  有若干应用事例和一些预言（成功的和还没有兑现的）；

l  在社会上得到了一定程度的传播。