专题二气象服务基本原理

控制的经济目标函数：
研究系统控制的经济效益时常用的指标是控制
的经济目标函数：
G S B
式中，S为实现控制而支付的经济代价；B为由于采 用控制而获得的经济收益。可见，G越小越有价值， G＞1就不值得采用该项控制。最优经济控制问题就 是使G最小化的问题。
气象控制决策的经济目标函数
如果以C表示气象控制措施的平均成本，L表示 控制的平均效益（或损失的减少），P为所提供的 气象控制信息出现的概率，则气象控制决策的经济 目标函数Gm应由下式确定：
2、气象制约关系的可测性
定义：
气象制约关系的可测性也是相对的。实际的是指 在能够满足用户需求精度条件的可测性。这种可 测性将随着科学技术的发展而不断拓展。
气象对系统的制约关系的可测性是指在一定
的科学技术条件下可以获知（实测或推测得到）
的气象对某一对象系统的制约关系。
获知气象制约关系的途径
● 气象基本科学技术特别是应用气象学的知 识和经验；
理想的气象控制论系统应具备的条件：
● 该系统是控制论系统； ● 某些气象因子是其控制因子，而且已知其控制
关系； ● 这些气象控制因子具有可测性，气象控制器可
以根据用户反馈信息，不断输出有针对性的 气象控制信息； ● 在目前技术条件下相应的气象控制工程具有技 术上的可行性。
2、气象控制有效信息 气象控制信息
现代气象服务基本原理可以概括为“气象控制论”。
1.气象控制系统和气象控制论系统 2.气象控制有务基本原理
1、气象控制系统和气象控制论系统
系统 控制
控制系统
开环控制系统 闭环控制系统
气象控制系统
开环气象控制系统 闭环气象控制系统
气象控制论系统
系统：
是由一些相互制约、相互作用的元素所构成并 具有整体的功能和综合行为的统一体。
象环境是可调控的或气象环境对它的影响是可
调控的，则称该系统具有气象可控性。相应的
控制工程技术称为气象控制工程技术。
系统的气象环境具有可控性时，相应的控制 工程技术称为气象环境调控技术，其直接调控的 对象是用户所处的气象环境。
气象环境对系统的影响具有可控性技术时， 相应的控制工程技术称为气象影响调控技术，其 直接调控的对象是受气象影响的用户系统部分结 构。
定义气象服务有效信息量Ip为：
Ip = H0 - HS 式中，H0为 提供服务前用户已获知的气象信息的 信息量；HS为提供新的服务信息后用户获得的新 气象信息的信息量。可见Ip越大，表示新的有效 信息量越大。
3、气象控制经济决策的气象目标函数
控制的经济目标函数 气象控制决策的经济目标函数 提高气象服务效益比的基本途径 关于社会效益和生态效益的评价
专题二 气象服务基本原理
主要内容
一、气象服务的科学技术基础 二、气象服务的基本原理 三、气象服务基本原理的应用讨论
一、气象服务的科学技术基础
从科学技术角度看，气象服务要产生效益 必须具备以下一些科学技术基础，即：
服务对象系统具有气象可控性；气象对该 服务对象系统的制约关系具有可测性；相关的 气象因子本身也具有可测性。
Gm
1
P
*
C L
提高气象服务效益比的基本途径
● 提高气象控制信息的有效性
当C/L一定时，Gm的极小化要求P的极大化。 若用户系统所处的气象环境有可选择性，应为之 预选有利气象事件发生概率最高者；否则，也要 有针对性地根据用户所处条件尽可能做出高质量 的概率预报，以便区分不同概率做出科学决策。
● 提高气象控制水平
1、系统的气象可控性 系统的可控性
定义：系统可以通过适当改变某些条件来实现状态 控制的性质称为系统的可控性。 是一个相对的概念
一个系统要具有现实的可控性，必须具备两个条件： 一是制约的规律已经掌握； 二是现有的工程技术已有足够的能力利用这一规 律去实施控制。
系统的气象可控性
如果某系统的状态受制于气象环境，而且这种气
● 各行各业用户实践中已经积累的丰富的专 业气象服务知识和经验；
● 气象科技工作者和各专业部门专家共同研 究探索。
3、气象控制因子的可测性 定义：
把为利用气象条件对用户系统的制约规律而 实行有效气象控制所必须适时提供的气象因子称 之为气象控制因子。
用户系统所需要的气象控制因子可能是特定 时间和地点的常规气象要素；也可能是若干常规 气象要素的函数，还可能是非常规气象要素。
气象控制因子的可测性是指在当前科学技术 水平下可以通过一定的科学技术手段测得（实测 或预测）这个气象控制因子。
气象控制因子的可测性也是相对的，是指在 一定精度上的可测性。大气科学技术是气象控制 因子具有可测性的基础。可测性的范围和程度将 会随着科学技术水平和探测手段的提高而提高。
二、气象服务的基本原理
气象控制系统由气象控制对象、气象控制 器和气象控制作用的传递者所组成。
开环气象控制系统：
没有反馈回路，控制过程是单项的一次性过程的 气象控制系统
闭环气象控制系统：具有反馈回路的气象控制系统
气象控制论系统:
具有反馈回路的气象控制系统称之为气象 控制论系统，也即闭环气象控制系统。
在一般情况下，气象因子往往不可能是用 户系统的唯一的控制因子。所以，从严格意义 上讲，气象控制论系统是指在其它控制条件一 定的情况下，气象因子对用户系统的控制有决 定性作用的控制论系统。
当P一定时，Gm的极小化要求C/L的极小化。降低 控制成本C和提高控制效益L是气象控制工程的 根本技术指标。
基本气象信息----通常指基本气象系统所掌握的 信息。
气象服务信息----向用户提供的气象信息。
在研究气象服务基本原理时，专门把气象服 务信息称为气象控制信息，或者说气象服务信息 的本质是气象控制信息。
气象控制有效信息
根据信息论中关于信息量的概念，可以引入关 于气象服务过程所获得的有效信息量概念。
控制：是指控制主体对受控制客体的一种能动作用。 控制系统：
是指在特定的某种环境条件下由三种元素所构 成的具有控制功能与行为的系统，这三种元素是： 作用者（控制主体）、被作用者和将作用由作用者 传递到被作用者的传递者。
气象控制系统:
能够通过适当气象控制措施实现状态控制 的系统，即控制主体为气象控制器的控制系统， 称之为气象控制系统。