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科普中国
（ID：Science_China）
本年，我国履历了 1961 年以来最热的一个夏日，在如许一个汗青最热夏日后，收集上呈现了两种关于本年冬季气温的揣测：
揣测一：本年炎天热的那么彻底，那冬天可能也会冷的很彻底，所以会是一个冷冬；
揣测二：本年炎天的热浪，会延续到冬天，所以会是一个热冬。
那么那两个揣测到底哪个是实的？我们能够通过夏日气温，揣度出冬季天气走势吗？想实正领会冬季天气情状，我们起首要弄清晰什么是天气揣测，该若何停止天气揣测，以及天气揣测的局限性。
天气该怎么揣测？
发布自中国气象局发布的气候预告和天气揣测，是我国最权势巨子的科学预告和揣测，各大高校、研究院所和各大部委、企业等也有气象学专业的人员处置着基于科学的揣测工做。
基于科学揣测气候的过程和原理很复杂，不单单涉及到地球大气的物理化学，还涉及到会影响大气的那些因素的物理化学，好比太阳、岩石、海洋、生物以至人类活动，还会涉及到探测那些物理化学性量的手段，好比机械、电子、通信以及计算机科学等等，当今的气候预告是人类在所有那些范畴的科学和手艺开展的功效。
还需要领会的是，影响气温、天气的因子和层面是多方位的，好比：
间接影响空中气温的物理原因：好比太阳辐射、地热辐射、冷空气流进、高空气流下沉，那些城市间接影响空中气温；
大气环流：副热带高压、西伯利亚冷高压等等，那些都是大气环流中的气候系统，它们会间接影响气温；
大气系统以外的因子：拉尼娜、青躲高原积雪等天气系统的外强迫因子，通过持久积存的慢变效果会影响大气环流，间接影响气温。
间接影响空中气温的物理原因：好比太阳辐射、地热辐射、冷空气流进、高空气流下沉，那些城市间接影响空中气温；
大气环流：副热带高压、西伯利亚冷高压等等，那些都是大气环流中的气候系统，它们会间接影响气温；
大气系统以外的因子：拉尼娜、青躲高原积雪等天气系统的外强迫因子，通过持久积存的慢变效果会影响大气环流，间接影响气温。
所以气温暖天气揣测是一个很复杂的工作，无法仅笔据一因素就能揣度将来天气走向。
现代科学气候预告
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预告气候自古有之，但是基于现代气象科学预告气候的汗青很短短，不外一百多年。而以数值气候预告为标记的愈加准确的气候预告汗青，不外几十年时间罢了。现代气候预告的科学原理和手艺手段，次要表现在以下几个处所。
1. 定义气候
风云雨雪等气候现象是在地球对流层中产生的，次要是对流层大气的物理化学性量发作各类复杂改变的成果。想预告气候就先要领会它，那就先要对大气的各类属性停止看测或者说探测。大气的属性良多很复杂，比力重要的有空气量量（密度或气压）、内能量（温度）、挪动（风场）和空气中所含的水汽量（湿度）等，只要对那些属性有科学的丈量，才气对气候有更准确的预告。
2. 熟悉法例
有了对大气属性的描述和看测成果之后，通过科学阐发就会发现大气的各类属性在时空标准都具有一些特征，那就是大气环流。大气环流根本决定了所有的气候，而大气中所包罗的其他因素，如大地、海洋、人类活动，以及外部因素如太阳的照射，城市决定和影响大气环流的特征。
用来描述大气属性的 500hPa 等压面气候图
至于大气环流若何决定了气候，大气环流又是若何构成和改变？那些都需要遵守物理法例，颠末几百年的勤奋，气象科学逐步将那此中的各个环节和各类因果联系关系搞清晰了一个可能。是的，只是一个可能的近似领会，因为此中涉及了无可制止的大量的简化，好比认为声音那样的空气振动关于气候的影响就漠视掉吧，算不外来，或者说算出来了也没意义。
3. 计算大气环流的将来改变
科学领会了大气属性到气候的方方面面，然后对其将来改变停止计算模仿。那在过往，次要是靠预告员的科学熟悉和体味，在现代，就是依靠数值气候预告。
数值气候预告就是操纵高性能计算机，将当前的大气形态输进一个可以描述大气运行法例的数学物理方程组，然后求解将来的大气形态，得到大气的各类物理要素，好比风、气压、温度、湿度等，进而推算出各类气候现象，好比雨雪、能见度、天空云量等。
中国气象局数值预告营业系统概略
现代气候预告的才能局限
在履历了几百年的勤奋后，现代气候预告的才能仍然有局限性，很曲看的就表示在我们的手机气候 App 的最长时间的气候预告一般只要 15 天。并且你会发现今天看的第 15 天的气候，和等第 15 无邪正到来时的气候可能会有很大差别。
那即是现代气候预告的局限了。
因为在气候预告计算时输进的数据是近似的、也停止了近似处置、还存在无法消弭的误差，以及操纵客看预告办法（AI也是此中之一）和主看预告体味对数值预告输出成果再加工，所以最末得出的气候预告成果都只是对将来的近似模仿，不成能完全准确。而且那种近似模仿会跟着预告需求的精巧水平加强而加大，也会跟着预告时效的拉长而变大。
如许的预告系统就形成了气候预告是存在时效性的，而且无法做到精准的按时定点定量预告，只可以停止大致时间、天文范畴的预告，大致上来说：3 天内根本可靠，10 天内高度可参考，10 天以外不大靠谱，超越 20 天绝无可能。
气候预告与气候揣测
既然 10 天之外的气候根本能够回为不成信的行列，那么气象局发布的季节“气候”揣测是怎么回事呢？
现实上，公家所理解的“气候”，在气象科学范畴分为两种情状：气候和天气，它们彼此联络又有所差别，能够从下面三点来感触感染一下：
从外在表示形式上来说：气候是某时某刻大气情况以及其短时间演变后的瞬时成果；天气则是指一段时间内的均匀大气情况以及履历了较长时间演变后的均匀成果；
从信息获取或者表达形式来说：气候是各类仪器探测出来的气象要素，天气则是对气候计算的成果；
举例来说：气候是某天能否起风下雨温度有几度，天气是在一段时间之内总体降雨情状，以及间隔多年或者多地均匀情状的误差，气温偏低仍是偏高。
从外在表示形式上来说：气候是某时某刻大气情况以及其短时间演变后的瞬时成果；天气则是指一段时间内的均匀大气情况以及履历了较长时间演变后的均匀成果；
从信息获取或者表达形式来说：气候是各类仪器探测出来的气象要素，天气则是对气候计算的成果；
举例来说：气候是某天能否起风下雨温度有几度，天气是在一段时间之内总体降雨情状，以及间隔多年或者多地均匀情状的误差，气温偏低仍是偏高。
所以，持久的详细某天气候现实上是不成能预告的，但是天气形态是有可能揣测的。
举个例子，好比我们假设在 8 月就能百分之百的准确揣测 10 月的天气形态，事先晓得了下面那一张 10 月气温间隔均匀情况误差的实况，发现除华北和东北地域气温改变不大外，其他地域的气温城市有所偏高。
2022 年 10 月气温距平实况
但即使如斯，我们也仍然无法意料河南、湖北、安徽等地会在十一期间会履历那样一次稀有的冷潮降温过程。
9 月 30 日-10 月 5 日全国更大降温幅度
可见，气候是大气属性的快速改变，揣测如许的快改变过程时，诸如赤道东承平洋海表温度改变（偏冷就喊拉尼娜，偏热就喊厄尔尼诺），或者说全球二氧化碳的浓度等慢改变因素，是能够漠视掉的。但是关于长时间的好比几个月之后的天气情况，海温的累积影响就可能有重要的感化了。
除了赤道东承平洋那一区域的海温之外，同样会对大气环流持久形态产生重要感化的因子还有良多，好比印度洋的海温、青躲高原的冰川积雪、北极的海冰范畴改变以至澳大利亚的牛群的打嗝放屁（影响甲烷含量，甲烷是比二氧化碳愈加凶猛的温室气体）等等那些，城市影响大气环流，进而影响天气。
并且就算不考虑所有那些所谓大气的“外强迫”因子，只是考虑已经在运转的大气环流本身的动态演变的，也长短常复杂的。那就招致了天气揣测的难度更高于气候预告，其不确定性更大于气候预告。
可见，操纵科学数据阐发预告气候、揣测天气是一件十分复杂的工作。所以开头以“夏日温度高”，就“揣测”出冬季是冷冬或热冬的说法，与其说是“揣测”，不如说是“谣言”。
说到底本年冬天到底气温若何？
其实，近日中国气象局国度天气中心已经对本年冬季气温情状提出了揣测定见：本年冬季全国大部气温将接近终年同期或偏高，气温改变的阶段性特征明显，前冬偏热，后冬偏冷。所以既不算是冷冬，也不算是热冬。
根据国度天气中心的揣测定见，本年冬季我国各地域气温情状如下：
内蒙古东部和西部、东北北部、华南大部、西南东南部、西北中东部气温较终年同期偏低，此中内蒙古东北部、黑龙江、陕西西部、甜肃中部和东部、青海东北部和宁夏等地偏低 1～2℃；
全国其余地域气温接近终年同期到偏高，此中上海、江苏、浙江、安徽、江西东北部、山东、河南东部、湖北东北部等地偏高 1～2℃。
内蒙古东部和西部、东北北部、华南大部、西南东南部、西北中东部气温较终年同期偏低，此中内蒙古东北部、黑龙江、陕西西部、甜肃中部和东部、青海东北部和宁夏等地偏低 1～2℃；
全国其余地域气温接近终年同期到偏高，此中上海、江苏、浙江、安徽、江西东北部、山东、河南东部、湖北东北部等地偏高 1～2℃。
2022年12月至2023年2月均匀气温距平预告图，图片来源：国度天气中心
冬季气温改变的阶段性特征明显：
2022 年 12 月至 2023 年 1 月中旬，影响我国的冷空气强度较弱，全国大部门地域气温较终年同期偏高；
2023 年 1 月下旬至 2 月，冷空气强度逐步加强，内蒙古大部、东北大部、华北北部、华中、华南西部、西南东部和北部、西北大部气温较终年同期偏低。
2022 年 12 月至 2023 年 1 月中旬，影响我国的冷空气强度较弱，全国大部门地域气温较终年同期偏高；
2023 年 1 月下旬至 2 月，冷空气强度逐步加强，内蒙古大部、东北大部、华北北部、华中、华南西部、西南东部和北部、西北大部气温较终年同期偏低。
就连国度天气中心对本年冬季气温情状都只是提出了“揣测定见”，可见天气揣测的不确定性有多么大。
关于“冷冬”、“热冬”，仍是“又冷又热冬”那种谜底简单的问题，随意猜猜都有很可能率猜对，但比起成果，科学预告气候、揣测天气的过程才是更为重要的。
做者｜张涛 中心气象台（国度气象中心）首席预告员
审核｜魏科 中国科学院大气物理研究所 副研究员
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