7.3第7章第3节全球气温的均匀分布—气象统计学私探（38）

张学文，2020 11 08 内容基本取自熵气象学一书的对应部分

全球全部大气中不同气温的空气各有多少？这是个针对全球全部大气的气象统计分布问题，它不是过去的某地的气温年变化分布，也不是海平面上的气温分布问题。而它也是过去气候统计忽视的，没有提及的问题。在气象学（气象出版社，1992）研究中则初步分析了这个问题。

地球大气的温度是在太阳能的作用下形成的。而各地各高度上的大气获得太阳能是有多有少的。这提示空气的温度不可能太高，也不可能特别低。即气温应当是有上限与下限的。

对全体大气温度的统计，就是设法知道在地球的总质量中不同气温的大气占有的百分比各有多少。它对应于求一个概率分布函数。

根据《熵气象学》的统计分析工作，我们知道全球全年平均的空气中在不同气温中的相对比例（全球空气质量与气温在该范围的空气质量的比值）如下图。

图7.2 全球大气年平均气温分布

（M全球大气质量,m是全球大气中气温在该范围的大气质量，横坐标是气温的7个区间—统计的分类，00位置对应绝对温度201°K，07位置对应绝对温度298°K）

图7.2 中的长方柱的高度就是由实测资料算得的温度为不同值的大气相对质量的大小。可以看出，柱体全部集中在某一有限范围，并且柱高近于相等。这启示我们把它视为统计学中的均匀分布。即温度的概率分布函数可写为

    a≤T≤b   ( 7.7 )

式中的a，b分别是地球大气温度变化的下限和上限。对于多年平均的全球大气来说，其下限a=201°K而上限b=298°K。所以，图7.2中的长方柱所拟合的函数应是

   f(T)=1/(79）， 201≤T≤298    (7.8 )

(7.8)式在图上表现为一个矩形。可以看出，矩形与直方柱拟合得较好。经统计检验，它顺利地通过了置信度为0.05的χ²检验。因而，可以认为，全球大气年平均气温分布是均匀分布。

此外，在熵气象学分析中还分别做了全球和北半球的四季的大气温度分布。它们也都符合均匀分布。这表明均匀分布并不是由于用了年平均资料而光滑出来的，而是大气各季都稳定在这种分布形态下(参数值有异)。