今年，我国经历了 1961 年以来最热的一个夏季，在这样一个历史最热夏季后，网络上出现了两种对于今年冬季气温的预测：
预测一：今年夏天热的这么彻底，那冬天可能也会冷的很彻底，所以会是一个冷冬；
预测二：今年夏天的热浪，会延续到冬天，所以会是一个暖冬。
那么这两个预测到底哪个是真的？我们可以通过夏季气温，推测出冬季气候走势吗？想真正了解冬季气候情况，我们首先要弄清楚什么是气候预测，该如何进行气候预测，以及气候预测的局限性。
01
气候该怎么预测？
发布自中国气象局发布的天气预报和气候预测，是我国最权威的科学预报和预测，各大高校、研究院所和各大部委、企业等也有气象学专业的人员从事着基于科学的预测工作。
基于科学预测天气的过程和原理很复杂，不仅仅涉及到地球大气的物理化学，还涉及到会影响大气的那些因素的物理化学，比如太阳、岩石、海洋、生物甚至人类活动，还会涉及到探测这些物理化学性质的手段，比如机械、电子、通信以及计算机科学等等，当今的天气预报是人类在所有这些领域的科学和技术发展的成果。
还需要了解的是，影响气温、气候的因子和层面是多方位的，比如：
- 直接影响地面气温的物理原因：比如太阳辐射、地热辐射、冷空气流入、高空气流下沉，这些都会直接影响地面气温；
- 大气环流：副热带高压、西伯利亚冷高压等等，这些都是大气环流中的天气系统，它们会间接影响气温；
- 大气系统以外的因子：拉尼娜、青藏高原积雪等气候系统的外强迫因子，通过长期积累的慢变效果会影响大气环流，间接影响气温。
所以气温和气候预测是一个很复杂的事情，无法仅凭单一因素就能推断未来气候走向。
02
现代科学天气预报
预报天气自古有之，但是基于现代气象科学预报天气的历史很短短，不过一百多年。而以数值天气预报为标志的更加准确的天气预报历史，不过几十年时间而已。现代天气预报的科学原理和技术手段，主要体现在以下几个地方。
1. 定义天气
风云雨雪等天气现象是在地球对流层中产生的，主要是对流层大气的物理化学性质发生各种复杂变化的结果。想预报天气就先要了解它，这就先要对大气的各种属性进行观测或者说探测。大气的属性很多很复杂，比较重要的有空气质量（密度或气压）、内能量（温度）、移动（风场）和空气中所含的水汽量（湿度）等，只有对这些属性有科学的测量，才能对天气有更准确的预报。
2. 认识规律
有了对大气属性的描述和观测结果之后，通过科学分析就会发现大气的各种属性在时空尺度都具有一些特征，这就是大气环流。大气环流基本决定了所有的天气，而大气中所包含的其他因素，如大地、海洋、人类活动，以及外部因素如太阳的照射，都会决定和影响大气环流的特征。
用来描述大气属性的 500hPa 等压面天气图
至于大气环流如何决定了天气，大气环流又是如何形成和变化？这些都需要遵守物理规律，经过几百年的努力，气象科学逐渐将这其中的各个环节和各种因果关联搞清楚了一个大概。是的，只是一个大概的近似了解，因为其中涉及了无可避免的大量的简化，比如认为声音那样的空气振动对于天气的影响就忽略掉吧，算不过来，或者说算出来了也没意义。
3. 计算大气环流的未来变化
科学了解了大气属性到天气的方方面面，然后对其未来变化进行计算模拟。这在过去，主要是靠预报员的科学认识和经验，在现代，就是依靠数值天气预报。
数值天气预报就是利用高性能计算机，将当前的大气状态输入一个能够描述大气运行规律的数学物理方程组，然后求解未来的大气状态，得到大气的各种物理要素，比如风、气压、温度、湿度等，进而推算出各种天气现象，比如雨雪、能见度、天空云量等。
中国气象局数值预报业务系统概况
03
现代天气预报的能力局限
在经历了几百年的努力后，现代天气预报的能力依然有局限性，很直观的就表现在我们的手机天气 App 的最长时间的天气预报一般只有 15 天。而且你会发现今天看的第 15 天的天气，和等第 15 天真正到来时的天气可能会有很大不同。
这便是现代天气预报的局限了。
由于在天气预报计算时输入的数据是近似的、也进行了近似处理、还存在无法消除的误差，以及利用客观预报方法（AI也是其中之一）和主观预报经验对数值预报输出结果再加工，所以最终得出的天气预报结果都只是对未来的近似模拟，不可能完全准确。并且这种近似模拟会随着预报需求的精细程度增强而加大，也会随着预报时效的拉长而变大。
这样的预报体系就造成了天气预报是存在时效性的，并且无法做到精准的定时定点定量预报，只能够进行大致时间、地理范围的预报，大体上来说：3 天内基本可靠，10 天内高度可参考，10 天以外不大靠谱，超过 20 天绝无可能。
04
天气预报与气候预测
既然 10 天之外的天气基本可以归为不可信的行列，那么气象局发布的季节“天气”预测是怎么回事呢？
实际上，公众所理解的“天气”，在气象科学领域分为两种情况：天气和气候，它们相互联系又有所不同，可以从下面三点来感受一下：
从外在表现形式上来说：天气是某时某刻大气状况以及其短时间演变后的瞬时结果；气候则是指一段时间内的平均大气状况以及经历了较长时间演变后的平均结果；
从信息获取或者表达形式来说：天气是各种仪器探测出来的气象要素，气候则是对天气计算的结果；
举例来说：天气是某天是否刮风下雨温度有几度，气候是在一段时间之内总体降雨情况，以及距离多年或者多地平均情况的偏差，气温偏低还是偏高。
所以，长期的具体某天天气实际上是不可能预报的，但是气候状态是有可能预测的。
举个例子，比如我们假设在 8 月就能百分之百的准确预测 10 月的气候状态，事先知道了下面这一张 10 月气温距离平均状况偏差的实况，发现除华北和东北地区气温变化不大外，其他地区的气温都会有所偏高。
2022 年 10 月气温距平实况
但即便如此，我们也依然无法预料河南、湖北、安徽等地会在十一期间会经历那样一次罕见的寒潮降温过程。
9 月 30 日-10 月 5 日全国最大降温幅度
可见，天气是大气属性的快速变化，预测这样的快变化过程时，诸如赤道东太平洋海表温度变化（偏冷就叫拉尼娜，偏暖就叫厄尔尼诺），或者说全球二氧化碳的浓度等慢变化因素，是可以忽略掉的。但是对于长时间的比如几个月之后的气候状况，海温的累积影响就可能有重要的作用了。
除了赤道东太平洋那一区域的海温之外，同样会对大气环流长期状态产生重要作用的因子还有很多，比如印度洋的海温、青藏高原的冰川积雪、北极的海冰范围变化甚至澳大利亚的牛群的打嗝放屁（影响甲烷含量，甲烷是比二氧化碳更加凶猛的温室气体）等等这些，都会影响大气环流，进而影响气候。
而且就算不考虑所有这些所谓大气的“外强迫”因子，只是考虑已经在运转的大气环流自身的动态演变的，也是非常复杂的。这就导致了气候预测的难度更高于天气预报，其不确定性更大于天气预报。
可见，利用科学数据分析预报天气、预测气候是一件非常复杂的事情。所以开头以“夏季温度高”，就“预测”出冬季是冷冬或暖冬的说法，与其说是“预测”，不如说是“谣言”。
05
说到底
今年冬天到底气温如何？
其实，近日中国气象局国家气候中心已经对今年冬季气温情况提出了预测意见：今年冬季全国大部气温将接近常年同期或偏高，气温变化的阶段性特征明显，前冬偏暖，后冬偏冷。所以既不算是冷冬，也不算是暖冬。
根据国家气候中心的预测意见，今年冬季我国各地区气温情况如下：
内蒙古东部和西部、东北北部、华南大部、西南东南部、西北中东部气温较常年同期偏低，其中内蒙古东北部、黑龙江、陕西西部、甘肃中部和东部、青海东北部和宁夏等地偏低 1～2℃；
全国其余地区气温接近常年同期到偏高，其中上海、江苏、浙江、安徽、江西东北部、山东、河南东部、湖北东北部等地偏高 1～2℃。
2022年12月至2023年2月平均气温距平预报图，图片来源：国家气候中心
冬季气温变化的阶段性特征明显：
2022 年 12 月至 2023 年 1 月中旬，影响我国的冷空气强度较弱，全国大部分地区气温较常年同期偏高；
2023 年 1 月下旬至 2 月，冷空气强度逐渐加强，内蒙古大部、东北大部、华北北部、华中、华南西部、西南东部和北部、西北大部气温较常年同期偏低。
就连国家气候中心对今年冬季气温情况都只是提出了“预测意见”，可见气候预测的不确定性有多么大。
对于“冷冬”、“暖冬”，还是“又冷又暖冬”这种答案简单的问题，随便猜猜都有很大概率猜对，但比起结果，科学预报天气、预测气候的过程才是更为重要的。
