关于降水统计力学研究的一个评论

张学文，2020 07 24

今天查我电脑中的文档。看到马力女士可能是在她的硕士论文开场白中关于降水统计力学一段话。下面把其内容贴于下面。

这，今天这也算为我写气象统计学私探（网络版）的一个旁白吧。

注：马力上世纪80年代曾经与我一同工作研究降水，熵气象学等问题。后来去四川气象局工作。

下面是马力的文稿：（张学文2006-7-22 OCR）

    水是人类生存及人类活动不可缺少的物质。作为地球上水分循环的重要一环——自然降水则是人类赖以生存的淡水资源的重要来源。降水养育了地球上万物生灵，使工农业生产得以发展，人类社会得以前进。然而，暴雨和干旱给人们带来的灾难也罄竹难书的。自古以来人们为了逃避洪旱灾害给人带来的灾难，从被动地乞求神灵保佑，占卜算卦到主动地寻找和发现降水中自然规律，直至科学技术巳取得长足发展的今天，对降水问题的研究也达到了相当的深度。也就是说，人们对降水规律的认识水平已提高到相当程度。学者们从不同的角度入手，从中已得到了一些降水量动力学模型，还作了大量降水统计分析。然而，由于降水问题的复杂性。至今仍有许多降水中的规律有待我们去认识，去揭示。我们已有的认识水平与人类活动的需要相比，还有着相当大的差距．正因为降水问题与人类有着密切的相关性和其本身的复杂性，至今它仍然是水文，气象极为关注的课题。在冰川学方面，如何认识冰川作用的降水规律，从而提出准确测量和计算补给量的模式，也是一个必须要研究的难题。

    我们知道，在自然界中，有一些自然规律是可以用决定论的思想去揭示的．如遵从牛顿力学的一类现象．其特点是，知道了事物的初始状况，就可以通过描述其发展规律的方程组推算出事物未来的状况。即事物发展的全部状况都巳被描述其发展规律的方程包含进去了。在降水问题研究中的动力学模型就是属于此类。但还有相当大量的一批自然现象是用决定论的思想无法揭示的，因为它们遵从的是统计规律。这就是统计分析方法被各学科广为应用且至今仍有很强的生命力的原因之所在。在降水问题中同样也有属于此类的一大批问题。人们从实际资料出发，做了大量的降水统计分析，其中的一些统计结果已成为水利工程设计中不可缺少的工具。但是，令人遣憾的是，时至今日，降水统计分析水平仍停留在零散的经验性的归纳这样的感性认识阶段。从感性认识上升到理性认识，这是人类认识自然的必然规律。给降水统计分析赋予一个理论支柱，并用这个理论来指导统计分析本身，这是必须要做的，也是可以做到的。

   就统计学本身的发展深度上看，20世纪不仅有着像随机过程理论、信息理论这些新秀问世，而且经典统计力学也在20世纪登上了新的高峰。人们看到，今天的统计力学就诸多的物理、化学现象为我们提供了一个完好的解释。物理学中许多著名的公式、定律(如黑体辐射定律、质量作用定律，麦克斯威尔分子速度分布率等等)都是在统计力学思想指导下推导而得出的。统计力学本身发展的成熟程度为将其理论移植到降水问题研究中来，从而指导降水统计分析提供了可能。

张学文先生20多年来潜心钻研统计物理学，并试图将其理论移植到气象学中，来研究气象学中的问题。他成功了！他从麦克斯韦尔用统计力学思路推导出分子速度分布率得到启示，将其思路巧妙地运用到降水统计分析中来，推导出了一系列降水中的分布律。这些分布律中的有一些是早为人们从实测资料中总结出来的，但它只是一个经验公式，而还有一些已在后来由大量的实测资料所证实。取得了这样的成果，不禁使人为之振奋，这无疑是为降水问题的研究开辟了一条新路，其意义在于它使降水统计分析水平从感性认识阶段上升到了理性认识阶段。