周恒（zhouheng1212 ）的窝！(粗体字文章别删)

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简要金融学历史

金融学的历史在经济学中令人咤舌的短。经济学家们早就意识到信用市场的基本经济功能
，但他们并未热衷到在此基础之上做进一步的分析研究。正因为如此，关于金融市场的早
期观点大多非常直观，而且绝大多数都是由实业家们提出来的。而对金融市场进行开创性
理论研究的 Louis Bachelier (1900) 似乎根本就被理论家和实业家们所忽视和遗忘了。


投资组合理论

以上事实并不意味着早期经济学家们忽视了金融市场。Irving Fisher (1906, 1907, 193
0) 早兔枋隽诵庞檬谐≡诰没疃械幕竟δ埽绕涫瞧渥魑谑奔渖戏峙渥试吹淖饔?－－他已经认识到风险在这一过程中的重要性。之后 John Maynard Keynes (1930, 1936
), John Hicks (1934, 1935, 1939), Nicholas Kaldor (1939) 及 Jacob Marschak (19
38) 在他们发展货币理论的过程中，也已经开始孕育不确定性 (uncertainty) 具有重要意
义的投资组合理论了。

但是对于那一时期的很多经济学家来说，金融市场仍然被认为只不过是纯粹的“赌场”而
非真正的“市场”。他们认为资产价值大多是由资本收益的期望和反期望决定的，因此它
们是“自己被自己套牢”了。John Maynard Keynes 的“选美”类比是其中代表性的观点
。

因为如此，很多人对投机行为的研究费了不少笔墨(投机行为即为今后零售所需而进行的商
品或资产买入或短期卖出的行为)。比如说，John Maynard Keynes (1923, 1930) 和 Joh
n Hicks (1939) 在其对期货市场的开创性文章中论述道，商品交割的期货合同的价格通常
要低于该商品未来现货交割价的期望值 (Keynes称之为“正常交割延迟”) Keynes 和 H
icks 认为这在很大程度上是因为套期保值者将他们的价格风险转让给了投机者以换取风险
溢价(Cat 注:亦称风险贴水)。Nicholas Kaldor (1939)则分析了投机活动是不是能稳定
价格的问题，这在很大程度上扩展了Keynes 的流动性偏好理论。

(后来 Holbrook Working (1953, 1962) 则认为套期保值者和投机者的动机没有任何区别
。这一论点引发了早期的实证研究浪潮－－ Hendrik Houthakker (1957, 1961, 1968, 1
969) 发现有利于正常交割延迟的证据而 Lester Telser (1958, 1981)则发现了不利证据
。)

John Burr Williams (1938) 是挑战经济学家对金融市场是“赌场”观点及资产定价问题
的先锋之一。他认为金融资产的价格反映了该资产的“内在价值”，其可以用该资产未来
预期股利现金流的折现价来表示。这一“基本派”观点与 Irving Fisher (1907, 1930)
的理论，以及诸如Benjamin Graham等实业家的“价值投资”方法不谋而合。

Harry Markowitz (1952, 1959)意识到当“基本派”观点依赖于对未来的预期时，风险因
素必须要起作用，从而由Jonh von Neumann 和 Oskar Morgenstern (1944) 创立的预期效
用理论可以得到非常有效的利用。Markowitzd 在风险-收益协调均衡的前提下系统阐述了
最佳投资组合选择理论--该理论从此成为“现代投资组合理论”（简称“MPT”）的前身。

如之前所述，关于最优投资组合分配的早期观点早就已经在Keynes, Hicks, 及Kaldor等人
的货币理论中被提及和考虑到，因而James Tobin (1958) 将货币因素加入Markowitz的理
论中得到著名的“两基金分离定理”也是非常符合逻辑的一步。Tobin 有效的论证了经济
个体将通过投资在一种无风险资产（货币）和唯一的风险资产组合（这一组合对所有人都
相同）来分散其储蓄风险。Tobin 声称，对风险的不同态度，仅导致货币和该唯一风险资
产的组合不同而已。

Markowitz-Tobin理论并不是非常实用。特别是估计风险分散化利益时要求实业家们计算每
一对资产收益间的协方差。William Sharpe (1961, 1964) 和 John Lintner (1965) 在他
们的资产定价模型(CAPM)中解决了这一操作性困难。他们论证了只要计算每一种资产和一
个市场指数之间的协方差便可以得到和Markowitz-Tobin同样的结果。由于计算量大大减少
到这一模型中少量的几项("betas",贝塔系数)，最优投资组合选择具备了计算上的可行性
。很快的，实业家们就开始运用CAPM了。

CAPM后来受到了Richard Roll (1977, 1978)一系列实证上的批判。可以对其取而代之的改
良理论之一为Robert Merton (1973) 的跨期资产定价模型。Merton的方法和理性预期假设
引导了后来Cox, Ingersoll 和 Ross (1985) 的资产价格偏微分方程，他的模型可能离Ro
bert E. Lucas (1978) 的资产定价理论仅一步之遥。

另一个更有意思的可以取代CAPM的理论是Stephen A. Ross (1976) 的“套利定价理论”(
APT)。他的方法偏离了CAPM中风险与资产的逻辑，却全面发展了关于“套利定价”的观点
。如Ross所声称的，套利的理论推导在他的这一理论中并不具有唯一性，但实质上却是所
有金融理论中的基础逻辑和方法论。如下的著名金融定理解释了Ross的观点。

Fisher Black 和Myron Scholes (1973) 著名的期权定价理论及Robert Merton (1973) 的
理论在很大程度上依赖于对套利的逻辑推导。直觉上来说，如果期权收益可以由一个由其
他资产组成的投资组合复制的话，那么这个期权的价值一定等于该投资组合的价值，否则
的话就会存在套利的机会。套利的逻辑还被M. Harrison 和David M. Kreps (1979), 及D
arrell J. Duffie 和Chi-Fu Huang (1985) 用来计算多期(即“长期存在的”)证券。所有
这些还反映在由Roy Radner (1967, 1968, 1972), Oliver D. Hart (1975) 及其他经济学
家等创立的关于(完全和不完全)资产市场一般均衡的新瓦尔拉斯理论中。

著名的关于公司金融结构与公司价值无关性的Modigliani-Miller定理(简称“MM”定理)也
应用了套利的基本逻辑。这一由Franco Modigliani 和 Merton H. Miller (1958, 1963)
创立的著名定理可以看成是最初由Irving Fisher (1930) 创立的“分离定理”的一个推
广。事实上，Fisher认为在完全和有效的资本市场上，私人企业主的生产决策和企业主自
己多期的消费决定应当是相互独立的。他的意思是说，企业的利润最大化生产计划将不会
受到企业主的借贷决定的影响，即生产决策和融资决策是相互独立的。

Modigliani-Miller 在套利假设下扩展了Fisher 的这一定理。将企业看作是资产，对具有
不同融资政策的企业来说，如果它们基本的生产决策是相同的话，那么这些企业的市场价
值就应当是相同的。否则的话就会存在套利机会。因此，不管公司的融资结构如何，套利
机会的存在保证了公司的价值一定相同。

有效市场假说

金融学中重要性排在其次的系列工作是资产价格的实证分析。一个比较麻烦的发现是价格
似乎是服从随机游走的。更具体点来说，最初根据Louis Bachelier (1900,研究商品价格
)，其后由Holbrook Working (1934, 研究不同种的价格时间序列)，Alfred Cowles (193
3, 1937,研究美国股票价格)，以及Maurice G. Kendall (1953,研究英国股票和商品价格
)等人的工作表明，后继价格变化和资产市场之间似乎没有任何关联。

Working-Cowles-Kendall的实证发现带来了经济家的恐慌和质疑。因为如果资产价格是由
“供给和需求力量”决定的话，那么价格的变化应当只向市场出清方向移动而不是随机游
走的。但并不是所有的人都讨厌这一结果。许多人将其看作是论证“基本派”观点不正确
的证据，即金融市场确实是无规则的“赌场”，因而不在经济学家应当考虑的合理对象范
畴内。但还有其他人则声称这一结果表明企图用传统的“统计”方法来表达任何现象的做
法是失败的。之后Clive Granger 和Oskar Morgenstern (1963)，及 Eugene F. Fama (1
965, 1970) 等运用了更强大的时间序列方法但也得出了相同的随机的结果。

历史性的突破应当归功于Paul A. Samuelson (1965) 和Benoit Mandelbrot (1966)。Sam
uelson 不仅没有认为金融市场没有按照经济规律运作，相反地，他将Working-Cowles-Ke
ndall的结果解释成为金融市场非常有效地在按照经济规律运作！他的基本观点非常简单:
如果价格波动不是随机的(因而是可以预测的)话，那么任何一个寻求利润的套利者就可以
通过适当的资产买卖来实现这一利润。Samuelson和 Mandelbrot 因此提出了著名的有效市
场假说(简称“EMH”):如果市场有效，则所有关于资产的公开(在有些版本中还包括不公
开)信息将瞬间反映在价格上。(注意 “有效”一词仅仅是指市场参与者充分利用了他们所
能知道的信息；与其他类型的“经济有效性”如生产资源分配的有效性无关。) 如果价格
变化看上去是随机并不可预测的话，那是因为投资者们尽了他们应尽的职责:所有可能存
在的套利机会都已经被发现并最大程度地利用了。

这一 “有效市场假说” 先因Eugene Fama (1970)而变成了著名理论，之后又被人与新古
典宏观经济学派的理性预期假说联系起来。这一理论并未取悦实业家。“技术分析”交易
家或是“图表主义者”认为他们可以通过观察价格变动的方式来预测资产价格的观点受到
了挑战:EMH认为他们不能够“击败市场”因为任何可得的信息都已经融合到价格中了。这
一理论也在无形中惹恼了基本派实业家:有效市场的观点依赖于“信息”和“看法”，因
而至少在原则上排除了因谣言而形成的投机泡沫，错误信息及“人群疯狂症”等的可能性
。

更加令人烦恼的是，EMH也没有令经济学家们感到高兴。EMH可能是比较适应现实情况的实
证性假说之一 (即使Robert Shiller (1981) 对其有批判)，但它似乎并没有强有力的理论
基础。同时该理论似乎对以下的反对意见无力反驳:如果所有的信息已经包含在价格之中
，投资者是完全理性的话，那么不仅没有人可以通过信息获利，而且很可能根本不会有交
易发生！Sanford J. Grossman 和Joseph E. Stiglitz (1980) 及Paul Milgrom 和Nancy
Stokey (1982) 提出了这一理性预期的悖论。直觉上来说，这一悖论由以下的例子来解释
(这里我们稍稍简化了一点)。有效市场假说实际上意味着“没有免费午餐”，即不会有1
00块钱躺在路边等人来捡。因为如果有的话，别人早就已经把它们捡走了。因此，看路边
有没有钱是根本没有意义的(尤其是在这一看的动作还有成本的情况下)。但是如果每个人
都这么想，没有人会去低头看路边的话，那么在路边就可能会有还没被人捡起来的100块钱
。但是现在确实有100块钱躺在路边，人们就应该低头看一看。但是如果每个人都意识到了
这一点，那么他们就会低头看并捡起那些100块钱，那么我们就回到了最初的第一阶段，并
且认为地上不会有100块钱 (因此看路边就没有任何意义，等等)。正是有效市场假说的理
论基础并不是那么有力才导致了这一推断的死循环。
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※ 来源:.南京大学小百合站 http://bbs.nju.edu.cn

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标  题: 数值型数据的快速排序
发信站: 南京大学小百合站 (Fri Apr  7 17:17:02 2000), 转信

在封闭期间经常要要用到快速排序。本来VC自带的qsort满好的，无奈于调用
的太频繁，它竟然成了速度的绊脚石。于是自己设计了一个快速排序的
函数，比VC的快8倍左右，感觉爽多了。今天初次出来就贴出来与大家共享吧。
以double为例sort( double* p , long n ) 这样实现:
1: 搜索p找到最大最小值min和max 若min==max 返回
2: 确定盒子数N和盒子步长step使得N*step>max-min , N*step1<=max-min
  step1是double型表示的比step大一点点的数。我取得N是>=n的最小的
  2的幂。
3: 分配N个long的数组pNum将其置0,再扫描p将 pNum[(p[i]-min)/step]++；
  得到p中落在每个盒子 [min+k*step , min+k*step+step)中的个数。
4: 分配n个double的数组p1将p的数据copy到p1中，再分配N+1个(double*)的数
  组pp,使得pp[0]=p , pp[i]=pp[i-1]+pNum[i-1] 。
5: 将pNum置0再扫描p1执行 j = (p1[i]-min)/step ；pp[j][pNum[j]++] = p1[i]；
  将每个数据放入其所应在的盒子中。
6: 删除p1 , 删除 pNum , 执行for(i=N；i--；sort(pp[i],pp[i+1]-pp[i])) ；
  再删除pp即可。
结果分析:这个算法对空间的要求比较大。在第4步时要用2*N*sizeof(long)+2*n*size
of(ddouble)的空间。
以double为例sort( double* p , long n ) 这样实现:
1: 搜索p找到最大最小值min和max 若min==max 返回
2: 确定盒子数N和盒子步长step使得N*step>max-min , N*step1<=max-min
  step1是double型表示的比step大一点点的数。我取得N是>=n的最小的
  2的幂。
3: 分配N个long的数组pNum将其置0,再扫描p将 pNum[(p[i]-min)/step]++；
  得到p中落在每个盒子 [min+k*step , min+k*step+step)中的个数。
4: 分配n个double的数组p1将p的数据copy到p1中，再分配N+1个(double*)的数
  组pp,使得pp[0]=p , pp[i]=pp[i-1]+pNum[i-1] 。
5: 将pNum置0再扫描p1执行 j = (p1[i]-min)/step ；pp[j][pNum[j]++] = p1[i]；
  将每个数据放入其所应在的盒子中。
6: 删除p1 , 删除 pNum , 执行for(i=N；i--；sort(pp[i],pp[i+1]-pp[i])) ；
  再删除pp即可。
结果分析:这个算法对空间的要求比较大。在第4步时要用2*N*sizeof(long)+2*n*size
of(d
这种算法对double的最坏复杂度为 O( n*(64/(log(2,n)) ) 即有O(n)的复杂度
如果数据分布均匀且N比较大一般一次即可通过。(我的数据通常如此)
以上只是初略说明一下算法思想，具体实现细节还有很多可挖掘的地方。如能用
汇编做可能神速无比

发信站: 武汉白云黄鹤站 (Sun Apr  2 16:25:10 2000) , 站内信件


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              .   .  .   .  .
            . .   .  .   .  .
           .  .    .     .
   ┄  》》》━━━━━>  飞  一  般 数  字  空  间  .
          .    .   .     .
          . . . .   ?  . . . .   . . . .

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标  题: 14如何计算星期几
发信站: 南大小百合信息交换站 (Mon Feb 23 12:49:08 1998), 转信

                 
      如何计算星期几?
       ----摘自 潘承彪<<初等数论>>

设D = (N, M, d)  (年, 月, 日)
m = (M-2) (mod 12)
n = { N (M>=3)
   { N-1  (M<=2)
  Sunday = 0, Monday = 1, etc.

取c, y 使: n = 100c + y, (0<=y<100)

则 W = d + [13m/5] + y + [y/4] + [c/4] - 2c (mod 7)

例如:
  D = (2000, 1, 1) 下个世纪头一天.
  W = 1 + [142/5] + 99 + [99/4] + [19/4] - 38  (mod 7)
  = 6 (mod 7)
  是星期六!

注:
  本公式适用于1582年10月15日之后, 因为罗马教皇格里高利十三世在这一天启用新历法.
(英国及其殖民地直到1752年9月14日才使用现在的历法)

Amp
--
* Origin: NJU PowerBBS  <mail.nju.edu.cn>
<<<信件结尾>>>

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标  题: 全球性大气环流
发信站: 南京大学小百合站 (Sun May 18 19:13:50 2003)

具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大气环流把热量和水汽从一个地区
输送到另一个地区，从而使高低纬度之间、海陆之间的热量和水汽得到交换，调整了全球
的水热分布，是各地天气变化和气候形成的重要因素。

三圈环流

为了简化起见，假设大气是在均匀的地球表面上运动的。引起大气运动的因素是高低纬之
间的受热不均和地转偏向力。下面以北半球为例，说明大气环流的情况。

（一）低纬环流  由图2.16可知，赤道地区上升的暖空气，在气压梯度力作用下，由赤道
上空向北流向北极上空（南风）；受地转偏向力影响，由南风逐渐右偏成西南风，流到北
纬30°附近上空时偏转成了西风。这样，来自赤道上空的气流就不能再继续北流，而是变
成自西向东运行了。由于赤道上空的空气源源不断地流过来，又不能继续北进，便在北纬
30°附近上空堆积，产生下沉气流，致使近地面气压升高，形成副热带高气压带。




在近地面，在气压梯度力作用下，大气由副热带高气压带向南北流出。向南的一支流向赤
道低压（北风），在地转偏向力影响下，由北风逐渐右偏成东北风，称为东北信风。东北
信风与南半球的东南信风在赤道附近辐合上升。这样，在赤道与副热带地区之间便形成了
低纬度环流圈。

（二）中纬环流与高纬环流  在近地面，从副热带高气压带向北流的一支气流，在地转偏
向力作用下逐渐右偏成西南风，称为盛行西风。从极地高气压带向南流的气流（北风），
在地转偏向力影响下逐渐右偏成东北风，称为极地东风。较暖的盛行西风与寒冷的极地东
风在北纬60°附近相遇，形成锋面，称为极锋。暖而轻的气流爬升到冷而重的气流之上，
形成了副极地上升气流。上升气流到高空，又分别流向南北。向南的一支气流在副热带地
区下沉，于是在副热带地区与副极地地区之间构成了中纬度环流圈。向北的一支气流在北
极地区下沉，于是在副极地与极地之间构成了高纬度环流圈。由于副极地上升气流到高空
便向南北流出，致使近地面的气压降低，形成了副极地低气压带。



在南半球，同样存在着低纬、中纬、高纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力使气流向
左偏转，所以环流的方向与北半球不同。

这样，在近地面，全球共形成7个气压带和6个风带。

7个气压带即:赤道低气压带，南、北半球的副热带高气压带，南、北半球的副极地低气压
带和南、北半球的极地高气压带。

在气压带之间的风带为:南、北半球的低纬信风带，南、北半球的中纬西风带，南、北半
球的极地东风带。

由于太阳直射点随季节变化而南北移动，导致气压带和风带在一年内也作周期性的季节移
动（图2.17）。就北半球来说，大致是夏季北移，冬季南移。气压带、风带在一年内有规
律地南北移动，常使同一地区在不同季节出现完全不同的天气、气候状况。

海陆分布对大气环流的影响

上述气压带和风带的分布，是不考虑海陆分布和地形影响的理想模式。由于海陆分布等影
响，大气环流实际情况比理想模式要复杂得多。

海陆的热力差异，影响到海陆的气压分布。北半球的陆地面积比南半球的陆地面积大，而
且海陆相间分布，对气压的影响尤为显著，使纬向的气压带被分裂为一个个的高、低气压
中心。从7月份海平面等压线图（图2.18）上可以看出，北半球的副热带高气压带被大陆上
的热低压所切断，亚洲低压（又称印度低压）最为突出（中心气压值仅996hPa），从而使
副热带高气压带仅保留在海洋上。这是因为7月份是北半球的夏季，大陆增温比海洋快，故
而形成一个个热低压。在1月份海平面等压线图（图2.19）上，北半球的副极地低气压带也
被大陆上的冷高压所切断，尤以亚洲高压（又称蒙古、西伯利亚高压）最为强烈（中心气
压值为1036hPa），控制范围最广。这就使副极地低气压带也仅保留在海洋上。这是因为1
月份是北半球的冬季，大陆降温比海洋快，故而形成一个个冷高压。





南半球的海洋面积占绝对优势，纬向的气压带比北半球明显，特别是南纬30°以南的地区
，气压带基本上呈带状分布。

冬、夏季海陆上的这些高、低气压中心，势力强，范围广，称为大气活动中心。它们随季
节而南北移动，对世界各地的天气和气候有着重大影响。这些大气活动中心位置和强度一
旦异常，就会造成世界各地天气、气候的异常。

  

副热带高压与我国的降水和旱涝

  

副热带高压是全球性的大气环流系统。它通常活动在较低纬度上空，夏季最强、冬季最弱
，对一些地区的天气、气候产生巨大影响。太平洋副热带高压中心有时只有一个，位于夏
威夷附近；有时分裂成两个，分别位于东、西太平洋上。西太平洋副热带高压（简称副高
），对我国天气、气候影响最为直接。它的强弱、进退，几乎决定着我国东部地区主要雨
带的分布以及水旱灾害的发生。夏半年，随着副高位置的季节性北移和加强，夏季风暖湿
气流随之逐渐北进，而北方来的冷空气势力逐渐减弱，冷暖气流在副高北侧交锋形成的降
雨带也随之逐渐北上。就平均状况而言，春末、副高位置大约在北纬15°～20°，雨带常
位于华南。夏初，副高西伸北进到北纬20°左右，雨带也北移到长江中下游地区直至日本
南部，形成长达1个月之久的梅雨季节。7～8月，副高进一步北进到北纬25°～30°，雨带
随之北推到华北、东北地区。9月，副高南退，雨带随之南移，北方雨季结束。

副高的位置和强弱一旦异常，就会引起我国不同地区的水旱灾害。当有的年份夏季副高发
展强大西伸至我国大陆、位置持续偏南时，雨带就长时间滞留在江、淮地区，易造成江淮
地区洪涝灾害，而北方地区则会发生干旱。相反，当副高季节性北跃时间提前、位置较常
年偏北时，我国北方地区就容易出现洪涝灾害，南方则易出现干旱。

季风环流

大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风环流也是大气环流的一
个组成部分。亚洲东部的季风环流最为典型。

海陆热力性质的差异，导致冬夏间海陆气压中心的季节变化，是形成季风环流的主要原因
。

太平洋是世界最大的大洋，亚欧大陆是世界最大的大陆，东亚居于两者之间，海陆的气温
对比和季节变化都比其他任何地区显著。所以，海陆热力性质差异引起的季风，在东亚最
为典型，范围大致包括我国东部、朝鲜半岛和日本等地区（图2.20）。

冬季，东亚盛行来自蒙古—西伯利亚高压前缘的偏北风，低温干燥，风力强劲；夏季，东
亚盛行来自太平洋副热带高压西北部的偏南风，高温、湿润和多雨。

海陆热力性质差异是形成季风的重要原因，但并不是惟一的原因。气压带和风带位置的季
节移动等也是形成季风的原因。例如，我国酉南地区及印度一带的西南季风，就是南半球
的东南信风夏季北移越过赤道，在地转偏向力影响下向右偏转而成的。



1.此图与图2.18、图2.19相对照，看一看亚洲1月和7月分别位于怎样的全球气压形势下。


2.说明亚洲1月、7月风向的季节变换情况。

3.从风向变化的情况分析，季风的形成除了海陆热力差异这一主要因素外，还有没有其他
因素？

  

活动

搜集一些资料，谈谈我国的季风。

1.用资料说明我国季风的存在。

提示:（1）查阅去年当地报纸上的天气预报，看看冬季和夏季风向的变化情况；

（2）处于我国非季风区的学校，可以分析下列资料（只要求会看出南风和北风即可，表中
的字母表示风向:SE-东南，NNW-西北偏北，WNW-西北偏西，ESE-东南偏东，SSE-东南偏南
，NE-东北，NW-西北，W-西）。



2.讨论季风给我国带来哪些好处。

提示:（1）采用对比的方法（把我国长江中下游地区与撒哈拉沙漠地区进行比较，两个地
区纬度位置大致相同，但自然景观完全不同）；

（2）采用联系实际的方法（可以结合农业生产等情况）。

--
  匆匆而来,匆匆而去...

守持愚直,不移本色——守拙园
http://sodroad.yeah.net/

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标  题: 太阳 “骚扰”可预测
发信站: 南京大学小百合站 (Sat May  3 19:45:12 2003)

空间科学研究表明，在太阳活动高峰期，经常发生太阳黑子大爆发，其间向宇宙空
间抛射的电磁辐射、带电粒子流及超音速的太阳风，会引起地球高层大气结构、密
度、温度、运动状态、电磁分布等发生急剧变化，进而“骚扰”人类活动。这种空
间环境突发性的灾难事件，科学家称之为“空间灾害性天气”。
越来越多的事实表明，由太阳活动引发的空间灾害性天气事件，已对现代文明构成
严重威胁。比如，1989年3月13日因太阳“骚扰”而引发历史罕见的“空间
灾害”事件，造成绕地飞行的人造卫星提前陨落、跟踪识别困难甚至变得六神无主
闯入茫茫太空，低纬地区无线通信中断、轮船、飞机导航系统失灵，美国和加拿大
北部变压器遭受连锁打击而烧毁、电网瘫痪……引起国际社会一片哗然。1998
年5月，美国银河4号卫星因受太阳风暴袭击而失灵，北美地区80％寻呼机、对
讲机无法使用，金融服务陷入混乱，信用卡交易被迫中断。科学家还发现，一次太
阳爆发相当于给地球人进行多次x射线检查，对机组人员及乘客，特别对宇航人员
危害最大。因此，太阳剧烈活动期发出的强辐射，被认为是引起某些疫病的重要原
因之一。

  今年以来太阳活动进入高潮，“骚扰”事件更显频仍。6月2日太阳耀斑爆发
，引起地球电离层突然骚动起来，对技术系统造成威胁；6日耀斑再次爆发，引起
全球强烈的地磁暴和电离层骚扰，9日中午前后全国短波通信可用频率下降50％
以上，大部分电路中断，卫星通信系统信号质量受到严重影响，前后持续17小时
之久。再如，6月下旬受日面冕洞现象影响，地球电离层再度被干扰，27日上午
我国北方大部短波通信随之中断。据科学家介绍，所谓“冕洞”现象，其实与耀斑
、暗条等一样，都是太阳活动表现出的一种形式，同样会向地球大气抛射带电粒子
流，从而破坏地球电离层。这类“冕洞”现象与耀斑又有不同，无论是在太阳活动
峰值年还是低值年，它都可能出现，而且寿命很长，短则半月，长则超过一年。由
于太阳自转一周需27天，因此“冕洞”可能以27天左右为周期，对地球发动突
然袭击。

  科学家指出，太阳每次剧烈活动后的第三天左右，太阳风暴便可扫荡地球，因
此，只要跟踪观测太阳活动，它所引起的“骚扰”事件是可以预测的。比如，19
89年3月13日的“骚扰”事件，就是4天前一场太阳暴风以每小时100多万
公里速度冲向地球而酿成。今年6月6日太阳连续发生三次大爆发，我国科学家经
过紧急会诊后便向有关用户发出警告:两天后将发生特大型电离层“骚扰”事件，
短波通信、卫星通信、短波广播等将受严重影响，希望预先采取防范措施，从而减
免了损失。随着空间技术及太空气象观测预测手段的迅速发展，近年来世界各国尤
其发达国家对空间天气学给予极大关注。美国“太空合成探测器”飞船已在160
万公里高空绕地飞行，它能在太阳风暴到达地球大气电离层前发出警告，而科学家
利用太阳观测卫星获取的资料等，可提前一周以上作出太阳磁暴发生的可能性。美
国航天局的科学家还认为，通过窥视太阳背后或聆听太阳背面沸腾情况的细微变化
，可以预知太阳背面已经发生的“骚扰”事件，从而将预测时效大大提前。我国“
九五”重大科技工程一一“空间环境地面综合监测系统”，就是着手该领域研究的
重要组成部分，以提高我国对空间灾害性事件的研究预报水平。科学家指出，今后
2至3年仍是太阳活动高峰期，“骚扰”事件时有发生，有关部门仍然不能掉以轻
心，应随时作好防范准备。

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zhouheng1212

标  题: 人工影响天气原理与方法
发信站: 南京大学小百合站 (Sat Apr 19 10:08:44 2003)

人工影响天气（weather modification），是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候
资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响，实现增雨
雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。－－－－－《中华人民共和国气象法》
其科学基础主要是云、降水形成的物理原理（详见云雾理参考书目）。主要手段是通过播
撒催化剂来影响云内的物理和化学过程，最终影响地面降水。目前对层状云等暖云主要是
通过播撒吸湿性物质如盐粉，使云滴谱拓宽，进而影响降水过程。而对冷云则主要是播撒
冷云催化剂（目前主要是碘化银），通过影响冰相过程，抑制冰雹生长等。催化手段现在
有飞机、高炮、火箭等，当然，对强对流云不能使用飞机（国外各别国家有装甲飞机）。
统计结果表明，在适当条件下增雨和防雹是有效果的，取得了明显的经济效益，但有时则
会起到反效果。值得说明的是，这项科学现在受到的重视程度不如相关其他大气学科，主
要原因在于效果评估上缺乏合理性和科学性。云数值模式的发展可以提高效果评估的科学
性，当然还依赖于探测技术和预报水平。可喜的是，在中国，人工影响正作为“十五”项
目在准备攻关。

zhouheng1212

标  题: 当代大气科学方法论及其发展趋势
发信站: 南京大学小百合站 (Wed Apr 16 12:43:12 2003)

  当代大气科学方法论及其发展趋势



  丁 裕 国

  （南京气象学院，210044）


  “确定论”与“随机论”，历来是科学界关于方法论问题争论的焦点。一般说来，
方法论（methodology）不同于方法（method），它是具体方法的总和与升华，它往往代
表了人们对一门具体学科的思维定势和知识结构及其教育模式的总体认识，由此而产生
其研究方法的主导思想，以致形成该学科领域的各种具体的研究方法和方案。在科学发
展史上，方法论具有举足轻重的地位和作用j导砻鳎矶嘌Э屏煊虻慕梗刍?突破几乎都与一种新的方法论的建立悉悉相关（1）。在大气科学的发展历程中，关于“
确定论”与“随机论”的争论更比其他学科突出，由于其内涵的复杂性，迄今仍值得探
讨。

  众所周知，一切科学的发展总是经历着:纯经验 → 半经验 → 定性规律 → 定量
规律 → 理论（数学）模型 → 实验（物理或数值）方案 → 新事实（新定律、新理论
） → 再实践 → 再认识，……这样的发展过程。大气科学也不例外。

  自从牛顿力学建立以来，大气科学已不再是半经验的经典气象学了。随着大量观测
事实的积累，传统的气象学早已派生出各种分支学科并有了长足的进展。例如，动力气
象学、辐射气象学、大气热力学、大力动力学、数值天气预报等。尤其是牛顿力学应用
于旋转流体而导出的Navie-stokes方程及热力学第一定律所导出的热力学方程，迄今已
成为确定论的大气体科学方法论的坚实基础。近二十多年来，在大气动力学基础上发展
起来的动力气候数值模拟更加支持了确定论的研究方法和思想。

  然而，事实上，任何一门科学，人们所考察的都只是“有限现象”。自然辩证法认
为，一切有限现象都包含有偶然性的成分，因此，科学所研究的一切（物理、化学、生
物）过程都包含着偶然性成分。“偶然性”并不阻碍对于各种现象的科学认识，它是相
对于必然性的新的生长点，随着人类认识世界的深化，各个必然过程的交叉点上所出现
的偶然性将逐渐减少，但是，人类对于无穷世界的认识，永远不可能到达那个“终结真
理”的顶点。换言之，在我们周围发生的一切过程，其中包括天气、气候变化过程，都
有确定性的一面，可预（知）报的一面，又都存在着不确定性的一面，不可预（知）报
的一面。如何正确认识“确定性”与“不确定性”，以便正确处理其相应的方法论，是
一个值得探讨的问题。近几十年来，学界时有“确定论”与“随机论”之争论，导致某
些领域或学科，片面强调“某某”方法的重要性，以致“以偏盖全”。笔者认为，确定
论与随机论的方法论应是对立统一的辩证关系。事实证明，国际大气科学的发展正是沿
着这样的技术路线发展的。那种轻“统计”重“动力”，轻“观测事实”，重“模式模
拟”的观点，固然不妥，而片面强调一切全为“随机”或“混沌”现象的思想也是错误
的。现分析如下:

  一、确定论的方法论及其缺陷:

  所谓确定论，就是依据那些支配现象的物理定律，借助于描述这些现象的确定性数
学模型，实现各种物理的或数值的试验，达到某种研究目的。确定性的数学模型实质上
是对所研究现象的一种理想化描述。在确定论思想的框架内，数学模型将现象描述为“
一一对应”的演化，即一组确定的初值必然对应于未来的一种确定的演变。例如，对于
天气预报，认为只要建立足够精细的控制天气演变的微分方程，在给定足够准确的初始
场条件下，求解方程所获得的唯一解（一般为数值解）必然就是对未来天气的准确预报
；同样，对于气候状态的演变，类似的思路下，只要给定足够准确的初始状态场和符合
实际的边界条件，加入必要的物理过程，必然可由控制方程，通过长时间积分，求解出
唯一的气候演变结果即模拟出未来气候。由此类推，只要方程绝对精确，初值绝对准确
，逐步积分，天气预报就可无限期地做下去，模拟气候状态也可类似地、以确定性数学
模式无限期地模拟下去，从而完全准确地再现真实天气和气候。确定论认为，世界终究
要描述成一个确定性模型，所有能用微分方程描述的系统，都属于这种模型。然而，事
实并非如此(2)。

  随着现代物理和数学各分支的迅速发展，尤其是本世纪中叶以后出现的“耗散结构
论”、“协同论”和“突变论”等新三论的异军突起，确定论方法遇到了严峻的挑战。
例如，Lorenz(1963)在研究热对流现象时的重要发现，阐明了确定性系统对初值的极其
敏感性，提出了著名的Lorenz系统，证明自然界普遍存在的现象:一个确定性系统具有
“内在随机性”行为。20世纪70年代以来,非线性科学和统计物理的最新发展告诉我们,
即使是一个很小的随机力,它也并不仅仅对原有的确定性方程结果产生微小的改变,它往
往能出人意料地产生重要得多的影响.在一定的非线性条件下,它能对系统演化起决定性
作用,甚至改变宏观系统的命运. 同时,这类无规的随机干扰,也并不总是对宏观秩序起消
极破坏作用,它在产生相干运动和建立”序”上起到十分积极的创造性作用(3).

  大气是一个强迫耗散的非线性系统，它对初值极为敏感，以致于在确定性基础上构
建的大气动力学方程，不附加任何随机因素，其解即可表现出类似于随机性的“混沌”
现象。在大气科学中,关于微小的随机效应形成重大影响的例子也逐步为观测和理论研究
所证实. 从辩证唯物自然现来看，确定论的数学模型，只是纷繁复杂的大自然现象因果
规律的一种理想化描述，在现实世界中，“量”的方面的数学的无穷性，比起“质”的
方面的无涯无尽性来说，实在是极为粗浅的。无论怎样复杂的方程式都不可能是实际现
象的无限复杂性的等价反映，它们充其量不过是相对精确或相对逼真地描述了现象，而
不是现象本身的全部写照（2）。恩格斯在其著名的《自然辩证法》中曾这样认为，谁见
过几何上真正的“圆”，人们只是看到各种各样现实的“圆”，而现实中却并不存在那
个真正的抽象的“圆”。因此，他断言，没有“纯粹的必然性”。具体现象是必然性和
偶然性的统一，偶然性是必然性的表现和补充（2）。

  二、随机论的依据:

  与确定论的科学思想相反，随机论的方法论认为，以大气为中心的地球气候系统的
各个子系统的运动和变化，本质上具有概率性，即”不确定性”。天气和气候状况的变
化可以通过各种统计描述，建立相应的统计模拟和预报模式来研究。随机论思想是将现
象的演化描述为“一多对应”的统计数学模型，即一组给定的初值，对应于未来，多种
可能的演变结局，每一结局都有一定的概率性。因此，现在的记录信息，并不足以确定
未来的状况，只能在概率意义下对未来状况的演变作出估计。

  随机方法论由来已久，在气候学发展史上，随机现象的统计学概念几乎无处不见，
仅从气候的定义本身也可得到充分的印证，即使在当代气候学迅速发展的今天，气候的
内涵也仍然离不开统计学。按照现代气候学概念的框架， Houghton (1984)就曾在他的
《全球气候》论著中指出，天气振动可视为一种多元随机过程，而在某一足够长时间域
上，天气振动所表现出来的各种统计特征的总和（如平均值、方差，时空相关函数、极
值概率等）即是”气候”，由此详细地解释了”气候”的统计学涵义（4）。他认为，可
以将地球气候变化的全过程考虑为一个无限长时间的全部地球总体（即假定同时存在多
个与地球气候系统很类似的行星），在相同的外部强迫下，各个地球上可出现不同的天
气型，它们随时间而变化，对于某一适当的概率分布（例如正态分布）来说，全部地球
的总体保持平稳性，而如果以这个总体平均来定义气候，则气候将维持常态。应当指出
，这一颇费推敲的概念正可用来研究当外界影响（如入射太阳辐射）具有给定的变化时
，全球平均气候的演变。当然，假定外界影响不随时间变化，则任一给定时刻的总体（
地球）平均气候将与该总体中任何一个现实（即任一地球上）的无限长时间平均所获得
的“气候”相同，这正好符合平稳过程各态历经性假定。简言之，认为存在着一个平稳
的气候过程（地球气候总体），而用无限长时间平均取极限就可逼近这个气候过程的各
个现实。由此可见，对地球上某一地点或区域甚至全球，唯一可行的气候统计值应该是
对时间的平均或在时间域上的统计特征。这就是当代气候学为什么将气候定义为”一个
相当长时间内的天气状况统计特征”的理论依据。

  从根本上说，随机方法论是建立于气候不确定性基础之上的，而不确定性的客观存
在已经为愈来愈多的科学事实所证明。气候系统是一个非线性的强迫耗散系统，其本身
具有不可避免的内在随机性，而如果用一种确定论模型来描述该系统，不但内在随机性
不可克服，即使确定论模型在现阶段已考虑得相当完善，其外部的随机因素仍无法完全
转化为确定性变量,例如目前人们不断改进的各种参数化方案,与精确的数学描述相比仍
有相当差距。正如文献（2）所指出，用动力方法来研究实际过程时，理想化是不可避免
的，在描述物理过程时，要考虑到过程的基本特点而不能无例外地考虑到所有的各方面
，这不仅会使问题复杂化，而且在大部分情形使得问题的解决成为不可能。但是，从实
际过程抽出主要特征之后，就会遗留下一些残余的东西，这些残余就被看作随机的，这
是外在随机性。……只有计入外在的随机性，才能对运动有“完全”的描述（2）。

  三、发展趋势与现状评述:

  由于非线性动力学，非平衡态热力学的发展，尤其是以耗散结构论、协同论和突变
论为代表的“新三论”的迅速发展，科学界愈来愈认识到，确定论不可能包缆科学研究
的一切领域，即使在某些学科领域，原先以确定论方法研究问题的思想也受到了巨大的
“冲击”。现在，可以毫不夸张地说，确定论不再是唯一占统治地位的方法论。那种认
为“只要给出宇宙中所有质点的初始条件，我就能算出将来的一切”的传统的确定论观
点已经过时[2]。世界并非是“宿定论”或“宿命论”的。“过去的信息并不完全包含未
来”。因此，用确定论模型将“初始”向“未来”的演化描述为“一一对应”，未必是
明智的。科学实验的大量成果已经证明，任何过程的演化既有确定性的一面，更有随机
性的一面。从某种意义上说，确定性演化只是随机性演化或“混沌”演化中的一个特例
。确定论与随机论作为两种方法论本来就应是辩证统一的。应该看到，两者各有所长，
不可偏废。对此，我们更不应厚此薄彼，而应努力实现其有机结合。这正是现代各学科
相互渗透，协同发展和辩证综合的科学发展之大趋势。

  当前，大气科学已取得显著进展，基础理论研究中出现了一系列重大突破，先进的
技术装备,特别是大气遥感技术和高速计算机技术，既推动了气象科技和业务的发展，又
促进了相关学科的进步。据美国气象学会（AMS）第78届年会所报告的信息表明，当前大
气科学研究领域中，模式研究和机制研究仍离不开对观测资料和观测事实的分析研究。
在观测研究中，任何一个课题，任何一个领域都离不开“统计学”的分析方法，因为无
论如何“全球变化”中不确定性实在是不可避免不可逾越的。例如，通过长序列资料分
析或新的观测手段所获取的分析结果，已有更多的海气相互作用事实被揭露出来，如澳
洲热带气旋发生次数与SOI的关系，美国西南部降水与ENSO的关系、印度南部雨量与阿拉
伯海水汽通量及风速的关系等，都是新的观测事实，它们已成为统计诊断分析的基础和
模式模拟印证的对象，至于其它研究领域的例子更举不胜举。如季节年际尺度气候变率
，十年一百年尺度的气候变化，短期气候预测等等(5)，都基本上经历着“观测事实→诊
断分析→模式模拟→机制成因研究→新的观测事实→……”的认识过程。

  总之，从方法论意义上说，大气科学的研究离不开观测事实的研究，而只要有观测
记录，就必然有不确定性因素，加之动力学方法本身又必然产生内在随机性。因而在大
气科学研究中，确定性方法和随机性方法必须有机结合，才能取得更为符合实际的成果
。

zhouheng1212

标  题: 新手须知的一些气象名词解释
发信站: 南京大学小百合站 (Fri May 12 10:38:46 2006)

前些天自己看天气学的书，
有好多名词没有明确的解释，可是到处都在用，弄得我很是郁闷
找了些名词解释来和新手分享

牛人就免看了！！！

槽/脊/横槽

  低压槽中等压（高）线气旋性曲率最大而具有最低气压（或位势高度）各点的连线
。它是低压槽内气流水平辐合最强的地区。通常在槽线附近的天气变化比较明显，如西风
带中，槽线前部常吹偏南风，有上升运动，水汽丰沛可形成云和降水。槽线后部多吹偏北
风，有下沉运动，天气常晴朗少云。西风带中，各种槽线分布的型式及其移动情况常不相
同。
在低压南侧与经线接近平行的槽线，称为竖槽糟线，它们常向东移动；

低压西侧与纬圈接近平行的槽线，称横槽槽线，常向东南方移动；

在低压北侧或高压后部自南向北伸的槽线，称倒槽槽线（如西南倒槽）东移缓慢甚或西移
。

在东风带中还有自东向西移动的南北向的东风波槽线。


切变

  等压（高）面上具有气旋性弯曲的风矢量变化急剧的不连续线。是西风波的短波系
统。切变线常和地面锋系相配合，在低空850和700HPA层最清楚。多出现在西风槽南段移速
漫于北段成为横槽时或产生于两高压之间。在我国各地，各季节都可出现，其中以春末夏
初的江淮切变线为最著称。是我国主要降水天气系统之一。


低涡

  闭合的气旋性环流系统。根据热力结构的不同，区分为冷涡、暖涡和斜压涡。其直
径可从300km到 1000km以上。除浅薄的以外大多数伴有强度不同的降水天气。


急流

    大气层中一股强而窄的气流，速度较大，对强降水等天气过程有重要影响。急流
一般长数千公里，宽数百公里，厚几公里。

寒潮/强降温

  俗称寒流。极地或寒带的冷空气大规模地向中、低纬度的侵袭活动。东亚地区的寒
潮特别强烈。寒潮的标准各地不一，有些规定时有更改或补充。例如我国中央气象台曾规
定为，凡一次冷空气侵入后，该地区24小时降温10度以上，且最低气温低于5度称为寒潮
。后来又作过若干次补充规定。寒潮爆发的先决条件是在高纬度有冰洋气团或极地气团的
形成，其触发的天气形势大致分为五种类型，即:（1）小槽发展型；（2）低槽东移型；
（3）横槽转竖型；（4）纬向环流型；（5）低槽旋转型。影响我国的寒潮，其源地是；
（1）新地岛以西的寒冷洋面上，（2）新地岛以东的寒冷洋面上；（3）冰岛以南的洋
面上。以上三个源地的冷空气经过西伯利亚中部会进一步加强。寒潮侵入我国的路径可分
为西路、西北路、北路和东路。寒潮影响，常大风陡起、气压猛升，温骤降、湿度锐减，
还常伴有风沙、降水、吹雪以及霜冻、结冰等天气。
   凡降温达到一定值而未达到寒潮标准的，称为强降温。

极端温度
  气温低于零下25度或高于35度时称为极端温度灾害。

AVHRR
  Advenced Very High Reselution Radioater 改进的甚高分辨率扫描辐射仪,在极轨
气象卫星上用于对大气的水平探测。

HRPT
  高分辨率图像传输系统.

zhouheng1212

标  题: 闪电的过程
发信站: 南京大学小百合站 (Wed Mar 10 22:04:09 2004)



引自中国科学院大气物理所 2003.10.14 14:45


  如果我们在两根电极之间加很高的电压，并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定
的距离时，在它们之间就会出现电火花，这就是所谓“弧光放电”现象。
  雷雨云所产生的闪电，与上面所说的弧光放电非常相似，只不过闪电是转瞬即逝，而电
极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久，而雷
雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之
间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米，局部区
域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是在云与地面
之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电
。
  肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负
电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积
越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。这
种电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光
柱，它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面，在离地面5─50米左右时，地面
便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击
以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超
过1万安培，这即第一次闪击。相隔几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第
一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5─50米左右时，地面再向上回击，
再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常
由3─4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电
通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，
这就是雷声或说“打雷”。



标  题: 闪电的结构
发信站: 南京大学小百合站 (Wed Mar 10 22:04:45 2004)

引自中国科学院大气物理所 2003.10.14 14:50


  被人们研究得比较详细的是线状闪电，我们就以它为例来讲述闪电的结构。闪电是大气
中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成，这些脉冲之间的间歇时间都很短，只
有百分之几秒。脉冲一个接着一个，后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研
究清楚，每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之
前，有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下，云中的自由电荷很快地
向地面移动。在运动过程中，电子与空气分子发生碰撞，致使空气轻度电离并发出微光。第
一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的，象一条发光的舌头。开头，这光舌只有十几米长，
经过千分之几秒甚至更短的时间，光舌便消失；然后就在这同一条通道上，又出现一条较长
的光舌(约30米长)，转瞬之间它又消失；接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式
步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后，光舌终于到达地面。因为这第一个放电
脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的，所以叫做“阶梯先导”。在光舌行
进的通道上，空气已被强烈地电离，它的导电能力大为增加。空气连续电离的过程只发生在
一条很狭窄的通道中，所以电流强度很大。
  当第一个先导即阶梯先导到达地面后，立即从地面经过已经高度电离了的空气通道向云
中流去大量的电荷。这股电流是如此之强，以至空气通道被烧得白炽耀眼，出现一条弯弯曲
曲的细长光柱。这个阶段叫做“回击”阶段，也叫“主放电”阶段。阶梯先导加上第一次回
击，就构成了第一次脉冲放电的全过程，其持续时间只有百分之一秒。
  第一个脉冲放电过程结束之后，只隔一段极其短暂的时间(百分之四秒)，又发生第二次
脉冲放电过程。第二个脉冲也是从先导开始，到回击结束。但由于经第一个脉冲放电后，“
坚冰已经打破，航线已经开通”，所以第二个脉冲的先导就不再逐级向下，而是从云中直接
到达地面。这种先导叫做“直窜先导”。直窜先导到达地面后，约经过千分之几秒的时间，
就发生第二次回击，而结束第二个脉冲放电过程。紧接着再发生第三个、第四个….。直窜
先导和回击，完成多次脉冲放电过程。由于每一次脉冲放电都要大量地消耗雷雨云中累积的
电荷，因而以后的主放电过程就愈来愈弱，直到雷雨云中的电荷储备消耗殆尽，脉冲放电方
能停止，从而结束一次闪电过程。



标  题: 闪电的成因
发信站: 南京大学小百合站 (Wed Mar 10 22:04:25 2004)


引自中国科学院大气物理所 2003.10.14 14:48


  雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异，产生这种差异的原因，是雷雨云中有电荷的
累积并形成雷雨云的极性，由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化。但是雷雨云的电是怎
么来的呢? 也就是说，雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积
那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题。前面我们已经讲过，雷雨云形
成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程，与云的起电有密切联系。科学家们对雷雨云
的起电机制及电荷有规律的分布，进行了大量的观测和实验，积累了许多资料并提出了各种
各样的解释，有些论点至今也还有争论。归纳起来，云的起电机制主要有如下几种:

A.对流云初始阶段的“离子流”假说

  大气中总是存在着大量的正离子和负离子，在云中的水滴上，电荷分布是不均匀的:最
外边的分子带负电，里层带正电，内层与外层的电位差约高0.25伏特。为了平衡这个电位
差，水滴必须“优先’吸收大气中的负离子，这样就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展
开始时，较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重，就留在
下部，造成了正负电荷的分离。

B.冷云的电荷积累

  当对流发展到一定阶段，云体伸入0℃层以上的高度后，云中就有了过冷水滴、霰粒和
冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云，叫冷云。冷云的电荷形成
和积累过程有如下几种:

a. 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电

  霰粒是由冻结水滴组成的，呈白色或乳白色，结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它
撞冻并释放出潜热，故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子
(OH-或OH+)，离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差，高温端的自
由离子必然要多于低温端，因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时，较轻的带正
电的氢离子速度较快，而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此，在一定时间内就出
现了冷端H+离子过剩的现象，造成了高温端为负，低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触
后又分离时，温度较高的霰粒就带上负电，而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流
的作用下，较轻的带正电的冰晶集中到云的上部，较重的带负电的霞粒则停留在云的下部，
因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

b. 过冷水滴在霰粒上撞冻起电

  在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结，这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不
稳定的，只要它们被轻轻地震动一下，马上就会冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时，会
立即冻结，这叫撞冻。当发生撞冻时，过冷水滴的外部立即冻成冰壳，但它内部仍暂时保持
着液态，并且由于外部冻结释放的潜热传到内部，其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来
得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电，内部带负电。当内部也发生冻结时，云
滴就膨胀分裂，外表皮破裂成许多带正电的小冰屑，随气流飞到云的上部，带负电的冻滴核
心部分则附在较重的霰粒上，使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电

  除了上述冷云的两种起电机制外，还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产
生的起电机制。当云滴冻结时，冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-)，却排斥正的钠离子
(Na+)。因此，水滴已冻结的部分就带负电，而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时，是从
里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中，摔掉表面还来不及冻结的水分，形
成许多带正电的小云滴，而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用，带正
电的小滴被带到云的上部，而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

d.暖云的电荷积累

  上面讲了一些冷云起电的主要机制。在热带地区，有一些云整个云体都位于0℃以上区
域，因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现
象。在中纬度地区的雷暴云，云体位于0℃等温线以下的部分，就是云的暖区。在云的暖区
里也有起电过程发生。
  在雷雨云的发展过程中，上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是，最主要
的起电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明，只有当云顶呈现纤维状丝缕结构
时，云才发展成雷雨云。飞机观测也发现，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒
子，而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制，必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻
和摩擦等才能发生。

zhouheng1212

标  题: 台风为什么产生在热带海洋上？
发信站: 南京大学小百合站 (Tue Sep  2 18:34:51 2003)


台风为什么产生在热带海洋上？

阅读次数:59类型:09 专业气象台 2003-09-02




  热带的海洋是台风的老家，台风形成的条件主要有两个:一是比较高的海洋温度
；二是充沛的水汽。

  在温度高的海域内，正好碰上了大气里发生一些扰动，大量空气开始往上升，使
地面气压降你，这时上升海域的外围空气就源源不绝地流入上升区，又因地球转动的
关系，使流入的空气像车轮那样旋转起来。当上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝
成水滴时，要放出热量，这又助长了低层空气不断上升，使地面气压下降得更低，空
气旋转得更加猛烈，这就形成了台风。

  只有在热带的海洋上才是台风生成的地方。那里海面上气温非常高，使低层空气
可以充分接受来自海面的水源。那里又是地球上水汽最丰富的地方，而这些水汽是台
风形成发展的主要原动力。没有这个原动力，台风即使已经形成，也会消散。其次，
那里离开赤道有一定距离，地球自转所产生的偏转力有一定的作用，有利于台风发展
气旋式环流和气流辐合的加强。第三，是热带海面情况比中纬度处单纯，因此，同一
海域上方的空气，往往能保持较长时间的定常条件，使台风有充分的时间积蓄能量，
酝酿出台风。

  在这些条件配合下，只要有合适的触发机制，例如，高空出现辐散气流或南北两
半球的信风在赤道稍北地方相遇等，台风就会在某些热带海域形成并增强。根据统计
，在热带海洋，台风常常产生在洋面温度超过26-27℃以上的地区。

  产生台风的海洋，主要是菲律宾以东的海洋、我国南海、西印度群岛以及澳洲东
海岸等。这些地方海水温度比较高，也是南北两半球信风相遇之处。