信息性质在天气预告中的某些应用

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1、张学文：气象预告问题的信息分析第三章信息性质在天气预告中的某些应用第三章信息性质在天气预告中的某些应用（电子版：盛艳霞OCR，编辑张学文2007.12-2008.01）1、用信息量度量天气预告质量的优劣2、预告准确率与预告信息量的一种关系3、正态等相关因子的信息总贡献的分析4、正态互不相关因子的信息总贡献分析5、信息的可加性在解决预告问题上的应用6、预告过程分析7、预告因子问题8、预告方法问题91原书57-90页，2008.1.25版张学文：气象预告问题的信息分析第三章信息性质在天气预告中的某些应用第三章信息

2、性质在天气预告中的某些应用在气象学的研究和天气预告工作上，存在着所谓动力学的方法与统计学的方法。在动力学、热力学这个方面，它们为我们指出了描叙大气过程的各种重要参数。例如除了为人们易于了解的气温、风速等等以外还有不易直观理解的参数，如位温、科氏力等等。此外，动力学、热力学还告诉了我们大气运动中必须遵守的原则，著名的如能量与动量的守衡原则等。这些原则尽管不一定十分直观，也不一定对解决预告问题有非常大的帮助。但它们终究是约束大气运动的普遍规律。它们对研究大气是有指导意义的。在统计气象学方面的情况就与前者有明显差别

3、。一方在我们看到统计学方法在气象上广泛应用，它也确实解决了不少研究上的或天气预告上的问题。但另一方则显得在物理方面有所欠缺。就目前而论，统计气象并没有像动力气象那样为研究大气指出哪些参数是至关重要的。它所统计的参数时常是随人们感兴趣的侧面，从气象学中较为随便地抽出来的。这就是说，人们似乎还没有在统计气象方面找到一个自己的计值系统成为研究的中心。缺少像能量不灭定律那样的有普遍意义规律则是统计气象的另一弱点。我们已经把能量与信息在科学上的地位、性质作了对比，并指出近代信息概念在科学上的通用性、重要性几乎可以与能量

4、概念的通用性、重要性相比美。我们也看到无论是熵还是信息概念都是从概率论引发出来的。即它们都是从统计学角度来分析事物的。91原书57-90页，2008.1.25版张学文：气象预告问题的信息分析第三章信息性质在天气预告中的某些应用这样也就启发我们来研究一下像熵与信息的这一类概念，既然是属于统计学的概念，它几乎又有着与能量概念在动力学中处境相似的地位，那么把这些概念引入统计气象中是否有资格弥补目前较为缺少基本概念、缺少基本计值系统和缺少带有普遍原则意义的定理的情况？我们感到这些纯属统计学领域的熵与信息的概念，似恰恰

5、弥补了这一缺陷（当然不是完全弥补）。把这些概念引入于气象统计研究中来不仅为我们提供了一些通用性强的概念，而且这些概念也恰好与我们最关心的一些问题（如气象预告准确率）密切相关；这不仅为我们提供了一个重要的计值系统，而且也把信息论中的一些普遍意义很大、概括能力很强的原理就用于气象统计研究之中。可以看到这些原理在气象统计上应用的严格性，比起动力学中地转风原则，甚至静力方程的严格性都有过之而无不及。实际上它是能量不灭定律在动力学中的严格性相对应的。上一章我们主要用“熵”这一把尺子对一些气象要素和要素场所荷带的信息的多

6、少以及作为预告任务的大小粗略地计算了一下。在这一章则侧重讨论一些概念和原理在气象预告中的应用。1、用信息量度量天气预告质量的优劣各种气象预告，其中心任务就是提供若干信息，用以消除人们对未来时段某种天气的不确知的程度。不确知程度大，则熵大。说明预告任务大。而某种气象预告若是提供的信息多，则说明它91原书57-90页，2008.1.25版张学文：气象预告问题的信息分析第三章信息性质在天气预告中的某些应用消除的疑惑多，它提供的知识多，它的预告准确率要高一些。如果一种天气预告它提供的信息量与天气预告的任务熵相等，那就

7、说明它带来的信息消除了全部疑惑。这是一朝完全准确的天气预告。如果它提供的信息量小于预告任务熵，则这个预告不是每次都准，但它还是报准了不少次。如果它提供的信息为零，则说明它与未来天气无关。这种天气预告一文不值。各种预告方法作的气象预告的优劣，长、中、短期不同预告单位发布的气象预告的优劣都可以，也都应该在这种几乎是绝对的标尺上衡量一下。如若有某种预告方法，有某一预告时效或有某一预告单位，其预告信息量与零没有明显差别，那么至少应当在预告质量有了改进以后再从事公开的日常预告工作。天气预告评分办法本来是个很复杂的问题。

8、方法也很多[9，25，26]。这些不在此多讨论。一般的评分中常难以排除各地各季气候差别对预告质量优劣的影响、以及人为规定的某些公式、算法对预告质量优劣的影响，但用信息量来评定预告质量不仅不受气候概率的影响，它也几乎不要作任何人为的规定（公式、算法）。即它是不受主观因素和气候因素影响的单纯的预告质量优劣的测度方法。不同预告时效的一般预告质量评分办法常不相同，因而无从对比不同时效的预告质量。但用信息评分