编算气象历（20）

从高联大队回到高山大队时，给我一片没人要了的瘠薄山地作为我的自留地。我用温州老家的办法，整高垄扦插红薯苗，还培土几次。土虽厚了些，但苗仍很弱，我天天捡牛粪埋在根下。结果红薯结得比别人的大。我能晚上摸黑刨红薯丝，天晴风大易晒干时，我一夜就能刨出近百斤干红薯丝。红薯丝可缴公粮，再到小队换取稻谷。这样，我每年可多收入三四百斤。有了粮食，我又想造房子了。文革前，我已从大队买下五千瓦片，经公社批准，也已砍下木料，只是文革的混乱把我的瓦片搞没有了。除了要请木匠外，造一般瓦房，农民都能干，只要供饭供一包烟，大家也乐意帮忙。不过帮我忙时，有个别人甚至回家吃饭，可能有嫌我的菜不好的。这样，我也亏待了给我造房子的木匠，但总算给我造好了两间小楼。虽然质量不太好，但我自己住到1979年；后来送给了孙火荣，他用来作牛栏；即使这样，也已经历四十年，它还矗立在高山水库边。

到高山第一年，我就搞过水稻试验，但被集体收割了，没有结果。自留地上高垄种红薯，是成功了，但意义不大，别人仍是平地乱插。后来搞过文化宣传，样板戏成功了，也只演了两三年。文革后也努力按报纸舆论搞批判斗争，但都没有成果。我曾几次总结自己，我这个人不能要求进步，那反而要遭罪。实际上除了日夜劳动，也没有什么事可以干，决心只顾看书学习。但那时到书店买不到科技书籍。有一年年终分红拿到点钱，专门到杭州买书，不仅一本也没买到，钱却被小偷偷走了。与我交往的，除了周围的下放知青，也有远处的知识分子，尤其是来高山走亲戚的，我都托他们给我买数理方面的书。我记不得是哪一位了，他寄给我艾什比的《控制论导论》。我手中的维纳《控制论》，因为数学水平不足，啃不动。而这本导论，正适合我，如获至宝。我想，所谓不确定事物，只不过是没有研究清楚而已，所以它们的结果有一个比较分散的分布，即不确定性高。如果知道前一步的条件下，那就比较确定了，即其条件不确定性就应降低。推论：在已知前两步、前三步……的条件，不确定性应该进一步降低，及至成为确定性。

这需要事实材料来证明。最好的材料是长期的气象材料，例如晴雨记录：统计晴雨的不确定性，在已知前１、２、３……天的晴雨的条件下，不确定性应该逐步降低，最后趋近于０。我得不到气象站的记录，就自己天天记录晴雨。记了５年，积累了近二千个晴雨序列，开始统计计算。结果表明，已知前１、２天的条件不确定性是降低了，但不随条件的增加直线下降，增加到前５、６天后的晴雨，已不能降低不确定性了。玩弄这些数据时，发现似乎有周期性，于是探求周期分析方法，得出我的“质周期分析法”。用这方法，我做出未来一年的逐日晴雨预报，我称之为“气象历”。与气象站每旬发布的中期趋势预报比较，我的气象历的准确性似乎差不了多少。我把这气象历刻印出来，拿到街上散发，很多人感兴趣。因为当时我缺少做计算用的练习本，有人送给我本子。以后要的人多了，我甚至卖我的预报。

现代最科学、最先进的短期天气预报是数值预报，那是由大气运动方程，从某个初始状态开始，用计算机逐步积分得出的。我认为这是运动学的方法。由于方程精度的限制，加上每步积分计算都有误差积累，外推十多天后，就面目全非，不能用了。长期预报只能使用从历史记录中找周期性的方法。天文学上，甚至在不知道地球绕太阳还是太阳绕地球转的时期，就已找出周期性，预报日食月食。我是不是找到了一种找天气周期的方法了？

我把我的方法写信告诉中国气象局，只要求他们回答，我的方法有人用过没有。如果已有这样的方法，那么我的水平肯定不行；万一没有人用过，就值得研究下去，最好他们能派高人一起研究。但我写了几封信，都没有回音。最后用当时的文革语言，骂他们是“老爷气象局”，还是没有回信。我就写信给邓小平。中国气象局终于给我回信了，还寄来很多关于周期预报方法的资料，并说会抽空来看我。

我仔细地学习了这些材料。原来周期方法很多，可能有上百种，寄来的资料中就有几十种。这些都是目前气象站使用的，材料应该是各种预报会议的资料，是最新的预报方法方面的论文。读遍这些材料，就是没有找出像我使用的方法。

于是我很有信心地继续研究我的理论，并写出数学论文《质周期分析》。我复职后，1980年首次回乐清老家，受邓小平表扬的数学研究所的李邦河也回家探亲，我曾专门拜访他。他让我把论文寄给他，由他推荐给数学杂志。但后来他出国了，论文被退回给我，认为它还没有实用价值。这是托词，不过我也没有再寄。

我认为所有的周期分析方法中，只有谐波分析最科学。但这里存在两个百思不得其解的矛盾。有关的论文报告：天气预报中使用谐波分析时，所用的气象资料不能太多（序列不能太长），选取的周期也不能太多。但我们知道，天气变化复杂，周期很多；资料愈丰富，计算应该愈准确。为什么反而有这样不合理的经验？考其原因，首先是：谐波分析是用于已知总周期的变化，它能把复杂的周期变化，准确地分解为许多小周期（基于数学里的富里哀变换）。但天气过程的总周期是未知的。其次，可能由于计算量太大，过去都只应用于资料长度短的月资料或年资料序列，虽然现在有计算机了，计算量大已不在话下，但好像还没有人对几千几万日的气象记录进行过试验。

我的质周期分析是谐波分析的离散表现。它计算简单，容易实现。1978年富阳气象站给我逐日雨量和逐日气温资料，还拨了点经费，让我做1979年的气象历。这是精确的数字记录，计算量大，我请人一起搞，结果却不怎么好。我复职转到陕西省彬县气象站工作，马上做彬县的气象历；接着又自费在西安西电公司的中型计算机上算了很长时间；调到陕西省气象局后，我自己买了IBM微机，用西安的资料计算，常让微机整夜运转。虽然断断续续，但前后持续了三十多年，都没有好结果。我死不甘心，以后改用计算速度更快的笔记本电脑，直到做出2013年和2014年的西安市气象历，才有点像样子，可供参考。在笔记本上，我研制了谐波分析和质周期分析两套程序，不断试验改进才得到这些结果。质周期分析总究简单，计算快，主要用它。现在用了七十多年两三万天的逐日记录，提取长度从２到700天的60-80个周期。准确性虽不高，应该还大有提高的可能性。问题仍旧在于，不知道天气的总周期，选择周期的方法还没有确切的理论。