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天灾预测与可公度性
- 作者： 来源： 日期：2006-09-11 点击：50
对沿海某地飓风海潮的预测
山东涞州湾之滨有个小镇，从1862年建镇以来居民们一直靠打鱼、晒盐为生，尤其是盐业，是小镇的主业，小镇因此也成了山东的主要产盐地。小镇生活总的来说安定详和。但镇民们有个心头之患，每隔若干年（短则四、五年，长则近20年），该地区就要爆发一次飓风海潮。
每当飓风海潮来临时，10级以上的东北风骤起，大潮汹涌而至，平地起水一至两米。飓风海潮的袭击，轻则使船毁房塌，重则威胁人的生命安全。如1939年8月31日爆发飓风海潮，当时仅700多户居民的小镇倒塌房屋数百间，毁船百余只，盐田几乎全部被淹，损失难以统计。
关于飓风海潮还有一个小故事。1922年12月，山东各地的盐商云集济南。由于各地盐田丰收在望，货源充足，加上人民生活贫困，盐价不高，生意并不好做。尤其是小盐商，多仰仗大盐商的收购。
来自小镇的陆某是个大盐商，看着清淡的盐市，他正在考虑收购小盐商的多少盐为妥。突然，他的家人从小镇发来一封电报，说涞州湾爆发飓风海潮，盐田大部分被淹。当时电报是非常希罕的，只有上层官员和个别巨商有条件拍电报。陆某看到电报，心中暗喜，但表面若无其事，对电报内容严加保密。
第二天，他对来自家乡盐商的盐一律优惠收购，并预付定金，签订契约，要求按时交货。小盐商对陆某感激不尽，急忙赶回小镇运盐。等回到家，哪里还有什么盐，只见到白汪汪的大水。
但契约已签，小盐商不得不等到第二年交货，但由于前一年的飓风海潮，第二年盐价猛涨，陆某因此大赚一笔。
这样的故事只能發生在70年前。今天，电话已进入寻常百姓家，电报成了逐渐被淘汰的通讯工具，少数人垄断信息的时代已经一去不复返了。并且，國家气象部门一般会提前48小时对飓风海潮发出预报。
但是，能不能提前几个月甚至几年对飓风海潮的来临时间作出预测呢？到目前为止，还没有人对飓风海潮作出超长期预测，但如果我们利用可公度性这把“尺子”去“量”一“量”一百多年来每次飓风海潮的来临时间，就会发现并非毫无规律。
根据当地水文站提供的资料，100年来该地区共發生飓风海潮9次（东北风9级以上，海潮高程3米以上，仅有飓风无海潮者不计，高程为黄海系），时间如下：
X（1）＝1892年(11月)X（2）＝1914年(7月)X（3）＝1922年(12月)
X（4）＝1939年(8月)X（5）＝1952年(10月)X（6）＝1964年(4月)
X（7）＝1969年(4月)X（8）＝1980年(4月)X（9）＝1992年(9月)
分析这9次飓风海潮的来临时间，可发现其时间间隔的可公度性的基础量有两个：30年和11年（以年份为主，兼顾月份,允许误差值为1年），见下式：
X（3）-X（1）＝X（7）-X（4）＝X（5）-X（3）＝30
X（5）-X（1）＝60
X（8）-X（7）＝11X（2）-X（1）＝22X（7）-X（2）＝55
X（7）--X（1）＝77X（8）-X（1）＝88X（9）-X（1）＝99
由此可推出X（10）＝1999,有：
X（10）-X（7）＝30X（10）-X（4）＝60
X（10）-X（3）＝X（7）-X（1）＝77
可见1999年与某些年份的时间间隔满足基础量为30和11的可公度式，这一年有可能再次發生飓风海潮。
我们知道，地球上很多自然现象都存在11年或22年周期，这很可能是由太阳活动引起的，因为太阳活动的主要标志——太阳黑子数变化存在近似11年周期和22年磁性周期。山东沿海某地的飓风海潮来临时间之差，大多为11年的倍数，也可能与太阳活动有关。
若表达成翁文波提出的可公度信息系的一般表达式，也可得出相同的结论，见下表：
┼──────────────────────────────┐
│X（1）＝1892│
│X（3）+X（3）-X（5）＝1892X（3）+X（4）-X（7）＝1892│
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│X（2）＝1914│
│X（4）+X（4）-X（6）＝1914X（1）+X（9）-X（7）＝1915│
├──────────────────────────────│
│X（3）＝1922│
│X（1）+X（7）-X（4）＝1922X（4）+X（5）-X（7）＝1922│
├──────────────────────────────┤
│X（4）＝1939│
│X（7）+X（1）-X（3）＝1939X（7）+X（3）-X（5）＝1939│
├──────────────────────────────│
│X（5）＝1952│
│X（3）+X（3）-X（1）＝1952X（3）+X（7）-X（4）＝1952│
├──────────────────────────────│
│X（6）＝1964│
│X（4）+X（4）-X（2）＝1964X（5）+X（9）-X（8）＝1964│
├──────────────────────────────│
│X（7）＝1969│
│X（4）+X（3）-X（1）＝1969X（4）+X（5）-X（3）＝1969│
├──────────────────────────────│
│X（8）＝1980│
│X（7）+X（6）-X（5）＝1981X（9）+X（5）-X（6）＝1980│
├──────────────────────────────│
│X（9）＝1992│
│X（8）+X（6）-X（5）＝1992X（2）+X（7）-X（1）＝1991│
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│X（10）＝1999预测│
│X（4）+X（5）-X（1）＝1999X（3）+X（7）-X（1）＝1999│
│X（7）+X（5）-X（3）＝1999X（7）+X（7）-X（4）＝1999│
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这个预测有着非常重要的实际意义。如今的小镇，已不是当年仅有几百户人家的渔业、盐业大队，从1986年起，小镇周围开发了一座年产量不低的中型油田，小镇成了重要的石油基地。飓风海潮的袭击不仅危害到居民的生产、生活，还会严重影响油田的生产。1992年的飓风海潮使油田的多座变电站、计量站进水，一部分油井停产。由于当时大部分油井远离海滩，油田受损失不太严重。但从1995年起，在海滩发现了油气流，平坦如垠的广阔海滩上建成了一个颇具规模的石油、天然气生产小区。海滩地区的海拔高程一般在1.0米左右，而飓风海潮的水面将达到3米以上，在飓风的影响下，潮水还会顺着建筑物的墙面爬高1.5米左右，所以如果特大飓风海潮再次袭击涞州湾，海滩油气小区将会蒙受巨大损失。我们预测下一次飓风海潮来临的时间为1999年，希望这个预测能够使油田职工和小镇人民掌握减灾抗灾的主动权，把损失减少到最低。
周期性与我们的生活形影不离，日出日落，花开花谢，月圆月缺，潮涨潮退，人类本身就是大自然周期性演化的产物。我们的生命也类似周期性地运动着，我们出生、成长、结婚生子，然后老去、死亡。新的一代又一步一步地大致重复这个过程。所以我们在生活中常常习惯性地分析某些事件的周期性，比如，“他每隔两个月就要发一次脾气”，或者说，“他每隔三、四年就要取得一次好成绩”，等等。这都是在述说出现在某个人身上的周期性。有些老农能预测水灾和旱灾，也主要是他们积累了几十年的天灾资料，发现了其中的周期性。在湖南安乡县有好几百位有看天经验的老农民、老船民，他们用60年周期来预测水旱趋势。1968年，许多老农说：“明年是乙酉年，老乙酉（1849年）大水，前乙酉年（1909年）也大水，明年又遇上60年大水周期。”这个县的气象站根据民间经验准确地预报了1969年的大水。可以说，周期性是预测天灾最直观的方法。
但是，并不是每一个自然现象都具有周期性，如涞州湾的飓风海潮，唐山地震等。当我们分析了一组数据，发现并没有周期性时，许多人会说：“哦，没有规律可循！”我在涞州湾的小镇收集水文资料时，曾问水文站工作人员：“你们有没有人预测过下一次飓风海潮什么时候来？”回答说：“那找不出什么规律来的，有时四、五年就来一次，有时要隔十七、八年，没有办法预测。”
真的没有办法吗？不，办法是有的，那就是利用可公度性。虽说上面预测的飓风海潮还无法验证，但翁文波已多次作出了成功预测，充贩Nっ骺晒刃怨惴捍嬖谟诟鞣N自然现象中。
我们认为，可公度性是许多周期相互迭加和影响的结果。例如涞州湾的飓风海潮，如果没有其它因素影响，很可能当太阳活动处于低谷，黑子数最少时，涞州湾都会爆发飓风海潮。可由于海潮还要受到月球的周期性影响，有时月球的影响抵消了太阳的影响，使得在太阳活动低谷没有爆发飓风海潮；有时太阳和月球的影响会迭加起来，使得太阳活动不在低谷时飓风海潮也爆发；有时仅仅月球本身的力量就足以引发飓风海潮，这些因素使得涞州湾的飓风海潮看起来毫无规律。但是，太阳活动和月球影响的周期还是时隐时现，这样就表现出可公度性。
当我们发现一组数据不存在周期性的时候，不妨用可公度性这把“尺子”量一量，也许会有新的发现。
