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7.12第7章初步小结—气象统计学私探(47)

已有 866 次阅读 2020-12-4 11:03 |个人分类:统计气象学19|系统分类:科研笔记

7.127章初步小结气象统计学私探(47

张学文,2020 12 04

本章没有讨论更多的大气中的气象变量的统计分布函数暂且到此结束。这里做初步小结。

 

地球大气是个封闭系统。即我们一般认为地球大气的总质量是个常数,是多年没有变化的,稳定的。气象统计分析的一个核心问题就是在这些总量稳定的大气质量中,不同特征(气象变量的不同取值)的大气在大气总量中占有的比例分别是多少。这个问题等价于我们从全球大气中任取(概率论视角下的随机性选取)单位质量的大气而问其(例如是指温度)是各个数值(如1015度等等)的概率是多少。

 

 

我们讨论了那些气象变量在全球全部大气占有的百分比问题?它们的统计分布函数具有哪些特征?下面的表是一个小结。

 

7.3 全球大气中一些气象变量的统计分布函数及其特征表

 


气象变量名称

分布函数类型

有关特征参数

说明

1

空气压力

均匀分布

气压上下界:10500, 单位hpa

根据理论推证其

2

气温

均匀分布

气温上下界201298 ,°K

根据观测数据统计

3

比湿

负指数分布

平均值a=   2.5g/kg

同上

4

风速

负指数分布

平均值a=8.13m/s

同上

5

位温

n=3Γ分布

平均:=329°9K,下界=250°K

同上

6

内能

均匀分布

平均值=18.15   下上界:14.421.4  单位104Jkg

根据气温推算

7

位能

负指数分布

平均值a=6.75×104J/kg

根据观测数据统计

8

潜热

负指数分布

平均值a=7.69×103J/kg

根据观测比湿推算

9

动能

平方根是负指数分布

平均值   a=61.1 J/kg

根据观测风速分布推算

10

总能量

伽马分布

n=3Γ分布,变量起点17.9,平均值24.9 单位104J/kg

根据公式和观测

11

角动量

幂函数


根据杨舵、史玉光的论文

 

 

 

可以看到我们主要是通过对全球大气数据的统计而获得了一些重要的气象变量粗线条的统计分布函数的。这些全球性的气象变量统计分布显然是重要的气象基础知识,它们丰富了我们对大气特征的统计特征的认识。

 

补充交代一句:这里讨论的这些统计分布函数即可以理解为是某时刻的全球大气的统计分布特征,也可以理解为是不同时刻的平均情况。即这种统计分布函数具有很高的时间稳定性。这在前一个博客的表7.2中也可以反映出来。因为那里给出了分布函数的四季变化,而这种变化确实很小。

 

 

对全球大气质量的各种气象变量的分布函数的时间稳定性,既是不言而喻的,也是气象统计结果的稳定性的体现与价值所在。

显然人们会问,为什么大气的气象变量具有这样的统计分布规律性?它们形成的原因是什么?是力学原理的统计体现,是力学原理之外的理论要求?人们要求回答这些问题。

我们以后要对此做专门讨论。本章就不讨论它们了。

 

本章的讨论都是针对单一的气象变量的统计分布函数而展开的。例如针对气压,气温等等变量而展开的。但是空气是同时具有特定的气压数值也具有气温数值的。于是人们有权利进一步问:在全球大气中,气温,气压同时为特定的不同数值的空气分布占有了大气总量的百分比是多少。而这就是2元气象变量的统计分布问题。

本章没有讨论这些问题。对此问题也是另外专门讨论它们。

 

本章基本取材与1992年气象出版社出版的《熵气象学》(张学文,马力合著)




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