[发明专利]日食效应的超长期天气预报方法

说明书

本发明涉及一种超长期天气预报方法。天气预报分短期、中期、长期及超长期四种，短期为三天以下的天气预报，中期为十天左右的天气预报，长期为一个月，超长期为一个月以上的天气预报。本发明属于超长期数值天气预报范围。

目前美、欧洲中心及日本仅能作出十天以内的中期预报，长期及超长期数值天气预报均不能作出，关键是未考虑日食对太阳辐射的影响，因为大气环流运动的能源，来自太阳辐射。

大气环流变化是形成水旱灾害的直接原因，而水旱火害对国民经济的影响是巨大的。研究大气环流变化的原因、探讨旱涝超势，是当代的一个重大课题，这亦是超长期天气预报的研究范畴。国内外不少研究者从太阳活动、地温、海温、极冰、火山活动、地球轨道要素(米兰科维奇效应)、统计相关等探讨其规律，但仍众说不一。由于大气环流的基本能源是太阳辐射，太阳在日地距离处的每平方厘米的太阳光束强度(即太阳常数)约为太阳表面辐射强度的五万分之一。地球仅接受太阳放出的辐射能量的四十多亿分之一，数量是相当微小的。从人造地球卫星的观测，太阳常数仅有不规则的微小波动，其变化范围仅有0.2-0.3％，与太阳黑子变化亦不同步，太阳常数的变化是微乎其微的，可以认为大气环流的能源是一个相对稳定的能源。能影响地球接受太阳辐射，才能影响大气环流运动的变化，而能影响地球接受太阳辐射的外部因素中，只有日食比较显著。因日食每年至少发生两次，最多达五次(如1935年)，每年由于日食平均影响地球接受太阳辐射面积达1.71×10⁸KM²，为地球表面积5.1×10⁸KM²的33.5％，最多达3.07×10⁸KM²(如1973年)，为地球表面积的60.2％。一次中心日食的月影面积为10⁸KM²，影响地球接收太阳辐射为10¹⁴MJ，其辐射损失是显著的。日食过程从初亏到复圆一般要经历2.5小时以上，其影响时间长。从1987、1995年宿县、禹城、西沙永兴岛日食观测(日食食分为0.8-0.9)裸地表面温度降在10-15℃，影响地表深度达20cm，1987年9月23日科学1号考察船在西太平洋(19°30′N，120°40′E)上观测日食时，海水表面温度降为1.4℃，其最大食分为0.68；1995年10月24日在西沙永兴岛观测，海水表面温度降为1.1℃，其最大食分为0.8。日食对地表及海面温度降作用显著，初步估算，一次日食可增加大气环流总动能达30％。因此，日食是形成大气环流异常变化，形成旱、涝灾害的主要原因。

从1981年以来，用日食相似年方法进行超长期天气旱、涝趋势预测，亦取得比较好的效果。从1981-1989年统计，其涝区预报的成功率在70-80％，旱区较差，只有40-50％。由于日食相似年在选择相似年上，在日食发生的时间及地区上不可能绝对相似，且相似年所依据的历史气候史料，各地亦详略不一，所以相似年存在一定误差⁽¹⁾。