寒い冬 VS 暖かい冬、この冬は厚手の服を着るべきでしょうか、それとも薄手の服を着るべきでしょうか?この記事を読んでみてください!

今年、私の国は 1961 年以来最も暑い夏を経験しました。歴史上最も暑い夏の後、インターネット上には今冬の気温に関する 2 つの予測が掲載されました。

予測 1: 今年の夏は非常に暑かったので、冬はおそらく非常に寒くなり、寒い冬になるでしょう。

予測2: この夏の猛暑は冬まで続くため、暖冬となるでしょう。

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では、この 2 つの予測のうちどちらが正しいのでしょうか?夏の気温に基づいて冬の気候の傾向を推測できますか?冬の気候条件を真に理解するには、まず気候予報とは何か、気候予報をどのように行うのか、そして気候予報の限界について理解する必要があります。

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気候を予測するにはどうすればいいでしょうか？

中国気象局が発表する天気予報と気候予測は、我が国で最も権威のある科学的な予報と予測です。主要な大学、研究機関、省庁、企業などにも気象学を専攻した人員がおり、科学に基づいた予報業務に従事しています。

科学的な天気予報のプロセスと原則は非常に複雑です。それらには、地球の大気の物理化学だけでなく、太陽、岩石、海洋、生物、さらには人間の活動など、大気に影響を与える要因の物理化学も含まれます。また、機械工学、電子工学、通信、コンピューター科学など、これらの物理的および化学的特性を検出する手段も含まれます。今日の天気予報は、これらすべての分野における人類の科学技術の発展の結果です。

気温や気候に影響を与える要因や側面は数多くあることを理解することも重要です。たとえば、

地表温度に直接影響を与える物理的な理由：太陽放射、地熱放射、冷気の流入、高高度の気流の下降など、これらはすべて地表温度に直接影響します。

大気循環：亜熱帯高気圧、シベリア寒帯高気圧などは、大気循環における気象システムであり、間接的に気温に影響を与えます。

大気システム外の要因：ラニーニャ現象や青海チベット高原の積雪など、気候システムの外部強制要因は、長期にわたる蓄積された緩やかな変化の影響を通じて大気循環に影響を与え、間接的に気温に影響を与えます。したがって、気温や気候の予測は非常に複雑な問題であり、単一の要因に基づいて将来の気候の傾向を推測することは不可能です。

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現代の科学的な天気予報

天気予報は古代から存在していましたが、現代の気象科学に基づいた天気予報の歴史は非常に短く、わずか100年程度です。数値天気予報に特徴づけられる、より正確な天気予報の歴史は、ほんの数十年しか経っていません。現代の天気予報の科学的原理と技術的手段は、主に以下の分野に反映されています。

1. 天気を定義する

風、雲、雨、雪などの気象現象は地球の対流圏で発生し、主に対流圏大気の物理的および化学的性質のさまざまな複雑な変化の結果として生じます。天気を予測したい場合、まず天気を理解する必要があり、そのためには大気のさまざまな特性を観察または検出する必要があります。大気の特性は数多くあり、複雑です。より重要なものとしては、空気の質（密度または気圧）、内部エネルギー（温度）、動き（風速）、空気中の水蒸気の量（湿度）などがあります。これらの特性を科学的に測定することによってのみ、天気をより正確に予報することができます。

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2. ルールを認識する

大気の性質の記述と観測結果を基に科学的に分析すると、大気のさまざまな性質が時間と空間のスケールでいくつかの特徴を持っていることが明らかになり、それが大気の循環です。基本的に大気の循環はすべての天候を決定しますが、陸地、海洋、人間の活動、太陽放射などの外部要因など、大気に含まれる他の要因もすべて大気の循環の特性を決定し、影響を与えます。

大気の特性を表すために使用される500hPa等圧天気図

大気の循環が天候を決定する仕組みとしては、どのように形成され、変化するのでしょうか。これらすべては物理法則に従う必要があります。何百年にもわたる努力を経て、気象科学は、関連するさまざまなつながりや因果関係を徐々に解明してきました。はい、音などの空気の振動が天気に与える影響を無視するなど、計算できない、あるいは計算しても意味がない、やむを得ない単純化を多く含んでいるため、あくまでも大まかな近似値です。

3. 大気循環の将来の変化を計算する

科学は、大気の特性から天気まですべてを理解し、それが将来どのように変化するかを計算シミュレーションします。昔は主に予報士の科学的知識と経験に基づいて行われていましたが、現代では数値による天気予報に頼っています。

数値天気予報では、高性能コンピュータを使用して、大気の現在の状態を、大気の作用の法則を記述できる一連の数学的および物理的な方程式に入力し、大気の将来の状態を解いて、風、気圧、温度、湿度などの大気のさまざまな物理的要素を取得し、雨や雪、視界、空の雲量などのさまざまな気象現象を計算します。

中国気象局数値予報業務システムの概要

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現代の天気予報の限界

何百年にもわたる努力にもかかわらず、現代の天気予報機能はまだ限られており、モバイル天気アプリで最も長い天気予報が一般的にわずか 15 日間であるという事実に直接反映されています。そして、今日見る 15 日目の天気は、実際に 15 日が到来したときの天気とは大きく異なる可能性があることに気づくでしょう。

これが現代の天気予報の限界です。

天気予報の計算時に入力されるデータは近似値であり、近似的に処理されているため、除去できない誤差があり、数値予報の出力結果は客観的な予報方法（AIもその1つ）と主観的な予報経験を使用して再処理されるため、最終的な天気予報結果は未来のおおよそのシミュレーションにすぎず、完全に正確であることはできません。さらに、予測要件がより高度になり、予測時間が延長されるにつれて、この近似シミュレーションは増加します。

このような予測システムでは、天気予報は時間に左右され、固定された時間、固定された場所、固定された量で正確な予測を提供することができません。おおよその時間と地理的範囲の予測のみを提供できます。一般的に言えば、 3 日以内は基本的に信頼でき、10 日以内は非常に参照可能で、10 日を超えるとあまり信頼できず、20 日を超えると絶対に不可能です。

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天気予報と気候予測

10日を超える天気は基本的に当てにならないと分類されるので、気象庁が発表する季節ごとの「天気」予報はどうでしょうか。

実は、一般の人が理解している「天気」は、気象科学の分野では天気と気候の2つの状況に分けられます。それらは互いに関連していますが、異なります。それは次の3つの点から感じることができます。

外部的な現象に関して言えば、天気はある瞬間の大気の状態であり、その短期的な変化の瞬間的な結果です。気候とは、一定期間にわたる平均的な大気の状態、およびより長い期間の変化後の平均的な結果を指します。

情報の取得または表現の観点から見ると、天気はさまざまな機器によって検出された気象要素であり、気候は天気の計算の結果です。

たとえば、天気は、特定の日の風や雨の有無、気温を指します。気候とは、一定期間にわたる全体的な降雨量、長年または複数の場所における平均的な状況からの偏差、および気温が低すぎるか高すぎるかを指します。そのため、特定の日の天気を長期的に予測することは実際には不可能ですが、気候の状態を予測することは可能です。

たとえば、8 月に 10 月の気候条件を 100% の精度で予測できると仮定します。下の図に示すように、10 月の気温が平均気温から実際にどの程度離れているかは事前に分かっています。気温があまり変わらない中国北部と中国北東部を除いて、他の地域の気温はわずかに高くなることがわかります。

2022年10月の実際の気温異常

しかし、それでも河南省、湖北省、安徽省などの地域で国慶節の連休中にこのような珍しい寒波と寒冷化が見られるとは予想できませんでした。

9月30日から10月5日までの国内最大の気温低下

天気は大気の性質の急激な変化であることがわかります。このような急速に変化するプロセスを予測する場合、赤道東太平洋の海面温度の変化（寒冷な気候はラニーニャ、温暖な気候はエルニーニョと呼ばれる）や地球全体の二酸化炭素濃度などのゆっくりと変化する要因は無視できます。しかし、数か月後などの長期的な気候条件では、海水温の累積的な影響が重要な役割を果たす可能性があります。

赤道東太平洋の海水温以外にも、インド洋の海水温、青海チベット高原の氷河と雪、北極の海氷域の変化、さらにはオーストラリアの牛のげっぷやおなら（二酸化炭素よりも猛烈な温室効果ガスであるメタン含有量に影響）など、長期的な大気循環の状態に重要な役割を果たす要因は数多くあり、これらはすべて大気循環に影響を与え、ひいては気候に影響を与えます。

牛のオナラから発生するメタンは気候に影響を及ぼします。著作権画像、転載禁止

さらに、大気のいわゆる「外部強制」要因をすべて考慮せず、すでに機能している大気循環自体の動的進化のみを考慮したとしても、それは非常に複雑です。これは、気候予測が天気予報よりも難しく、天気予報よりも不確実性が大きいことを意味します。

科学的データ分析を使用して天気や気候を予測することは非常に複雑な問題であることがわかります。したがって、 「夏の気温が高い」から始まり、冬は寒い冬になるか暖かい冬になるかを「予測する」という発言は、「予測」というよりは「噂」に近いと言えます。

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結局のところ

この冬の気温はどうなるでしょうか？

実際、中国気象局国家気候センターは最近、今年の冬の気温の予想を発表した。今年の冬は、全国のほとんどの地域で気温が例年の同時期と同程度かやや高くなり、気温の変化は明らかな段階的特徴を示し、冬の前半は暖かく、冬の後半は寒くなるだろうという。つまり、寒い冬でも暖かい冬でもないのです。

国立気候センターの予報によると、この冬のわが国の各地の気温は次の通りです。

内モンゴル東部と西部、中国東北部北部、中国南部の大部分、中国南西部南東部、中国北西部中央部と東部の気温は、前年の同時期よりも低くなっています。内モンゴル北東部、黒竜江省、陝西省西部、甘粛省中東部、青海省北東部、寧夏回族自治区の気温は1～2℃低くなります。

国内の他の地域の気温は、前年の同時期とほぼ同じか、わずかに高くなっています。そのうち、上海、江蘇省、浙江省、安徽省、江西省北東部、山東省、河南省東部、湖北省北東部などは1～2度高い。

2022年12月から2023年2月までの平均気温異常予測、画像出典：国立気候センター

冬の気温変化の段階的特徴は明らかです。

2022年12月から2023年1月中旬にかけて、わが国に影響を与える寒気の強さは比較的弱く、全国のほとんどの地域で気温が前年同期よりも高くなっています。

2023年1月下旬から2月にかけて、寒気の強さが徐々に強まり、内モンゴルの大部分、中国東北部の大部分、中国華北北部、中国中部、中国南部西部、中国南西部東部と北部、中国北西部の大部分の地域で気温が例年の同時期よりも低くなりました。国立気候センターでさえ、今年の冬の気温状況については「予報」しか発表しておらず、気候予報の不確実性がいかに大きいかが分かります。

「寒い冬」「暖かい冬」「寒くも暖かい冬」など答えが簡単な質問であれば、正解する確率は高いですが、結果よりも天気や気候を科学的に予測するプロセスの方が重要です。

著者: 張涛、中国国家気象センター主任予報官

レビュー |ウェイ・ケ、中国科学院大気物理研究所准研究員

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