广州地区“中医运气—气象”模型的构建研究

摘要

1、目的：
　　运气，是五运六气的简称,其理论起源于《黄帝内经》，至宋明后臻至完善。在“天人相应”思想的指导下，人们通过观察天地变化情况并加以归纳总结，形成运气规律，进而阐明人体疾病和气候灾眚的规律，整个运气学说是在“天地变化—运气规律—疾病和灾眚—司岁备物”的思路下形成和进行运用的。
　　运气学说的形成和运用思路决定了整个运气学说研究领域的工作框架。对天地变化进行观察、归纳和总结以形成运气规律，是整个运气学说的基础，研究运气规律与天地变化之间的关系成为这个工作框架内的首要任务。气象学作为现代对大气和天气变化进行专门研究的一门学科，已取得了较为深入和丰富的研究成果和经验，并在社会的各领域发挥着重要的作用，开展对天气、气象、气候方面的研究必然离不开气象学的支持。本研究正是在此背景下被提出和展开。旨在找到进行运气学说研究的科学、严谨的方法，找到运气学说的量化的方法，为中医学的医学气象理论和应用研究打下基础。
　　2、方法学研究：
　　为实现多学科相结合研究，其首要任务，是充分了解各学科自身研究的特点，以明确进行结合研究的方法。按照可拓学原理，将待解决的问题界定为：应用气象学在运气学说中进行研究。通过对问题建立可拓模型，并进行一系列可拓变换，得到使该问题从不相容变为相容的解决办法：将在运气学说研究领域中应用气象学进行研究的对象层次界定为天气状态，以全部气象要素的取值作为运气格局取值的量化描述，在天气状态层次以上直到气候变化规律，则使用运气学说本身的方法进行描述。
　　运气学说对气候变化规律的的研究思路和表述特点有4方面：①以五行和三阴三阳名称为记号，以五运六元归纳气候变化的性质特征，实现定性描述；②按不同时间单位总结气候变化规律，总的气候变化规律由所有时间单位的气候变化规律叠加而成，并形成运气格局形式的记录载体；③通过空间与时间相结合，确定运气变迁规律，形成运气格局的按时取值序列；④通过运气因素的不同五运六气取值，以五行学说为依据，以定性研究为主，辅以相对定量的方法，从各因素的相互关系中按照逻辑推理和简单数学运算对气候变化情况进行推演。运气学说将引起气候变化的动力归结为五运六气，其在形式上表现为运气格局的按时取值序列，其规律具有周期性，以60个回归年为一个周期。在运气格局取值的基础上推论出该时段的以六元表示的气候性质特征，进而以五行学说为依据推断出可能出现的具体气候变化，并以现象说明的方式进行表述。
　　气象学对大气、天气现象及其变化规律的的研究思路和表述特点主要有4方面：①以若干物理量来表示大气属性和天气现象及其变化，以定量方法进行研究；②以数学、物理学及其分支学科作为研究的理论和方法依据；③以大气内部成分和结构的规律来阐述大气整体和现象变化的机制；④气象学将天气现象变化规律归结为大气各结构和成分的状态、运动及其相互作用，其在形式上表现为各气象要素的数学、物理方程式，方程式的结论是表示精确时间点的状态值。气象学在各时间段的观测值基础上，按照这些方程式以及相关的数学方法进行计算得到特定时间点气象要素的值，进而推断出可能出现的具体天气状态和现象。
　　用全部气象要素描述运气格局需按以下步骤进行：①收集历史实测气象资料；②确定与气象资料相同年份的所有运气格局取值，建立运气格局向量；③构建“运气—气象”方程组；④分离运气因素；⑤求解符号变量；⑥明确待预测时段的运气格局取值；⑦对待预测时段运气格局取值中各符号变量的解进行组合运算，求出运气格局取值的解。“运气—气象”模型包括计算模型和结果模型两部分，其中计算模型包括“运气—气象”方程组及其求解算法，计算模型求解结果是结果模型。
　　构建“运气—气象”模型所需的资料包括运气资料和气象资料两部分：气象资料为指定地区连续60年的实测气象日值数据，运气资料为相应年份的运气格局取值。模型构建按以下步骤实施：①构建“运气—气象”方程；②选取气象要素；③求解“运气—气象”方程组，得到模型；④“运气—气象”模型的有效性验证；⑤在模型基础上展开具体研究。
　　以多学科结合研究的方式进行运气学说研究，其前提是找到合适的研究方法，思路为：借助可拓学，充分对各结合学科进行特征分析，界定出结合的层次和方法，设计出研究的步骤，最后制定出可行的实施方案并实施。
　　3、广州地区“运气—气象”模型的构建与求解
　　3.1资料
　　气象资料为广州地区的1951年至2010年的实测气象日值数据，气象要素包括温度（T）、相对湿度（M）、气压（P）、风力（W）、降水量（R）、日照时间（S），以及这些要素值的日变化速度、加速度，共18个。截止2011年12月，从中国气象科学数据共享服务网上只能获取到1951年7月1日到2010年3月31日的实测气象资料，因其不满整60年，故只能以1952~2009年的气象数据作为建模数据，2010、1951年的实测资料作为模型验证使用。运气资料为1951年至2010年的运气格局取值。
　　3.2方法
　　按照用全部气象要素描述运气格局的方法构建“运气—气象”模型，并将具体时段气象要素的模型计算值与实际观测值进行比较对照，以验证模型。本研究的比较对照在2010年的运气阶段1~6、1951年的运气阶段6~10上进行。
　　3.3结果
　　广州地区“运气—气象”模型。
　　模型验证的结果是：气象要素计算值落在历史同期最大最小值内的比例高于80%的个数有35个，其中2010年有18个，1951年有17个，符合个数占气象要素总数比例为97%。各类气象要素的计算与实测值差距统计数据并没有明显的差异，统计符合率高于80%者有20个，占56%；高于50%者有11个，占31%；合计共占气象要素总数的87%。气象要素实测与计算取值区间中值的差距小于20个计算单位者有27个，其中2010年有13个，1951年有14个，合计占气象要素总数比例为75%。气象要素实测与计算值距平同向比例超过50%个数分别为7个和6个，占气象要素总数的36%。在对模型进行因子分析后发现，对天气状态的总计贡献率达95%以上的因子数为9个，与模型的运气因素个数相同。
　　3.4结论：
　　模型验证结论表明，模型所选取的气象要素有效，各阶段气象要素模型计算值符合客观的天气状态变化,“运气—气象”模型有效。
　　4、本研究的结论和成果：
　　本研究的结论有：①“用全部气象要素描述运气格局”是进行运气学说研究的科学、严谨、可行的方法；②运用高等数学、理论力学等学科的方法，以气象要素为载体进行建模，是对运气学说进行量化的有效方法；③借助计算机对运气学说进行建模并求解，是研究运气与天气状态关系的有效方法；④运气学说适用于当代广州地区的天气状态分析。⑤运气因素可以决定广州的天气状态，这些运气因素共有9个。⑥不能认为运气因素取值与气象要素之间存在明显的一一对应关系，只能认为运气格局取值与气象要素整体之间存在对应关系；⑦构建“运气—气象”模型并进行求解和计算，是运用运气学说对广州天气状态进行分析的有效方法。
　　本研究的成果有：①“用全部气象要素描述运气格局”进行运气学说研究的实施方案；②“运气—气象”模型构建和求解的计算机程序；③广州地区的“运气—气象”模型。
　　按照运气学说自身的内容框架，运气学说研究的内容应按4个层次逐步进行：①天地变化与运气规律的关系；②运气规律与气候灾眚的关系；③运气规律与疾病的关系；④运气规律与司岁备物的关系。这四个层次不是相互分离的，每一个层次的研究，都必须以其前面层次的研究结论作为前提和依据。“运气—气象”模型是整个运气学说研究的基础，它实现了对运气学说的量化，实现了运气学说与气象学的结合研究方法，也是运气学说研究的一个有效工具。本研究是运气学说研究的奠基阶段。

目录

声明

引言

第一章 气候变化与运气关系的研究现状(综述)

第一节 气候变化与运气关系的理论研究

第二节 气候变化与运气关系的探索性研究

第三节 气候变化与运气关系的国际研究

第四节 研究特点及发展趋势评述

第二章 方法学研究

第一节 各学科对气候变化规律的研究思路

第二节 结合气象学的运气学说研究方法

第三节 结合现代气象学进行运气学说研究的方案

第三章 广州地区“运气—气象”模型的构建与求解

第一节 研究资料与方法

第二节 “运气—气象”模型求解及统计结果

第三节“运气—气象”模型的有效性验证

第四章 讨论

一、运气学说研究的思路和方法

二、“运气—气象”模型计算程序

三、“运气—气象”模型

四、运气因素与天气状态、气象要素的关系

五、运气学说在广州天气状态分析中的适用性

结语

参考文献

附录

附 录 1：附表

二、附图

在校期间所发表的论文

致谢