气候系统的层次结构和非平稳行为:复杂系统预测问题探讨

到目前为止,有关非平稳复杂系统及其在气候预测中的应用研究(它有着比混沌系统更为复杂的行为),是一个较少被人理解,并有重大科学意义的前瞻性研究课题.在大气运动中,气候正是一个典型的非平稳系统.但是现有的气候预测理论,包括统计预测理论和非线性预测理论,几乎都无一例外地建立在平稳性假定的基础之上.这有悖于气候过程的基本性态,因此它有可能是导致气候预测水平低下的重要的理论上的原因.另外,近10年来,气候过程具有层次结构已经成为许多科学家的共识,但是如何发展和完善这一理论,使之成为一个完整的体系,人们似乎还没找到合适的途径.至少,科学家们目前还没提出适当的概念和方法,去为它搭起一个框架.事实上,气候系统的多层次结构(它与通常的多尺度结构是两个完全不同的概念)正是产生非平稳行为的原因,而气候系统的非平稳特性正是层次结构的集中表现.文中将根据我们的一些初步研究结果,就这种具有层次结构的复杂系统的预测问题给出一些讨论.