Schultz, D. M., 2010: How to research and write effective case studies in meteorology. Electronic J. Severe Storms Meteor., 5 (2), 1–18. Translated by Hai-Jiang Kong, Henan Meteorological Observatory.
David M. Schultz*
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赫尔辛基大学物理系大气科学和地球物理学部，赫尔辛基，芬兰；
芬兰气象研究所，赫尔辛基，芬兰；
英国曼彻斯特大学地球、大气和环境科学学院大气科学中心，曼彻斯特，英国
孔海江1译韩佳芮2 赵斐苗3王友贺1 校
1 河南省气象台郑州450003
2 中国气象局发展研究中心北京100081
3 河南省气象学会郑州450003
摘 要 个例研究是气象工作的主题之一，但能做好的气象学者很少。本文提出16项在研究和写作方面可以帮助科研人员提高个例研究水平的基本原则。这些原则包括研究设计，组织和研究方法，论文写作和图表设计。其他包括引用和参考文献、术语和格式。
1 引言
个例研究在气象工作中必不可少。通过描述某个特定天气过程的演变，可以从整体上改进天气预报，可以揭示未知的中尺度现象。我们都能回想起那些经典的个例研究，其有趣的选题、新颖的方法、通俗易懂的论述、简洁明了的图表和具体的结论都对我们大有启发。
没有哪个学科的专家比业务气象学家更适合做好个例研究。他们每天都在与天气打交道，研究天气的发生机理并制作天气预报。当我们想起那些优秀气象论文的作者，我们佩服他们能提出有趣的问题并给予解决。一些不同年代的优秀预报员的名字进入脑海：Joseph Galway（Lewis，1996），Leonard Snellman （MacDonald，2000； /members/snellman.php），Robert Johns（Lewis，2007），Bradley Colman和Matthew Bunkers。
有了这些榜样做参考，写一篇个例研究应该相对简单一些。要知道其他气象学者在描述“发生了什么”和“是如何发生的”时是多么困难啊！笔者作为一名编辑、审稿人或有兴趣的读者通过阅读其他人做的个例研究所获得的经验表明，很少有人能做好这项工作。让读者知道这些事实没有其他目的。做出这样的论证看似缺乏证据。给读者几十个未做标记的图，希望读者能够看懂，这仅仅是许多个例研究中存在诸多问题的一小部分，不论这些个例研究的作者是预报员、学生、研究人员，抑或是终身教授。 本文的目的是通过为做个例研究的人提供一些指导，来帮助提高个例分析的质量。我提出16项公认的标准方法、最佳范例和简单指导的原则或规则，帮助作者表达他们的研究。很难说这篇文章回答了这些问题，不过我知道怎样做比较好，如何让同行认可，什么是有效的科学研究。事实上，好的科学论文的确遵循了这些原则中的大多数。尽管有些因遵守这16项原则获得成功，这些原则也不是让作者设定一个约束自己个性和创造力的框框。引用Strunk 和White写的书《风格的要素》（2000，66）中的话：“这些告诫、这些微妙而又常易忽略的体会，就以规则的形式提示出现。这些规则实质上仅起到提示的作用。其实，这些 *通讯作者地址：David M. Schultz，芬兰气象研究所，邮政信箱503，埃里克帕门尼广场1，FI-00101，赫尔辛基，芬兰，E-mail：david.schultz fmi.fi
提示阐述的内容，我们大多知道，只是时而忘记罢了。”**我想听听您的意见。希望您能向EJSSM科学讨论论坛提交对本文的评论，以及您对写好个例研究的经验和建议。
在第2节以探讨一个个例研究的目的开始，在第3节阐述了为什么作者要做有效的个例研究，来探讨写作本文的目的。接着第4节通过讨论个例研究中不需要做什么，来缩小这篇文章可能的讨论范围。接着通过研究设计（第5节），组织和方法（第6节），撰写文章（第7节），数值模拟（第8节），图表设计和制作（第9节）等几部分提出写一篇高质量个例研究的16个原则；第10节讨论参考文献；第11节提出其他各项建议。最后，第12节对本文做出总结。
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2 为什么写个例研究？
个例研究常常是描述在一生中可能只发生一次的极端天气事件。研究一个单一极端天气个例的价值和它的代表性息息相关。记录一个可能再也不会发生的极端天气事件到底有什么样的价值？这是一个合理的疑问，将在第5节中进一步讨论。
相比之下，个例研究比文献记录有更强的目的性。例如，国家天气服务科学和业务官员Jon Zeitler在查个例研究时有三个标准：(i)独特或罕见的天气事件，(ii)示范如何利用新的或不常见的观测资料来确定、分析或者预报一个天气事件，(iii)示范理论如何应用于研究，特别是对于不常见的个例。一个有意义的个例研究需要满足以上标准中的两条或三条。
第一条标准也可以按国家气象局退休预报员Jim Johnson的话说，“那到底是什么？”当大气中的一些现象尚未被理解时，一个高质量的个例研究可能会引起其他可能提供帮助的气象学家的注意。这样一个有关观测的个例研究也可能为搜集与此有关的详细观测资料的研究计划或者为未来数值模拟研究奠定基础。详见Bosart（1983），McNulty（1991），以及Schultz 和Knox（2007）。
文章不应该限制在一个单一的个例。实际上，对照、对比两个或更多个例可以使作者怎样控制观测差异。因为对比两个或更多个例会使文章更长，这种文章需要加以提炼以避免不必要的细节。对比两个不同个例的文章的例子有Pagnotti和Bosart（1984），Rogers和Bosart （1991），Schultz（2004b），以及Doswell和Haugland（2007）。
最后，发表个例研究的文章能帮助作者收集满足某一标准个例的文献，对既定题目做合成分析。这种分析可以作为挑战传统观念的有力手段。这样的例子有Schultz和Mass（1993，他们的附录）所做的锢囚锋的合成分析，分析说明存在很少见的冷型锢囚，有Bryan和Fritsch （2000，表2）的合成分析表2显示，有湿绝对不稳定层存在。
3 为什么要把它做好？
尽管个例研究对气象很重要，但其声誉却并不好。我认为部分原因是很多研究没有遵循本文后面提到的16项原则。为什么作者要关注个例研究或科学论文的质量？
1．一篇简洁、写得很好的文章更易于被预报员阅读和理解。预报员就有更大的机会学习其经验，从而在未来遇到类似情况时提高天气预报质量。
2．写作的过程常常会使您的思路更为清晰。头脑中看似可靠的结论在写作中不断改进和完善。
3．如果向一个需要同行评议的期刊投稿，不严谨的个例研究会经历较长的评议过程甚至被退稿。这会造成作者、审稿人和编辑在时间上巨大的浪费。
4．如果一篇有缺陷或不严谨的文章发表了，会导致文化的平庸，缺乏经验的读者会相信那是正常和可以接受，从而降低我们的科学素养（Batchelor，1981，16）。
5．质量差的个例研究如果发表，会使他人误入歧途。比如，例如，在20世纪80年代末和90年代初，越来越多的个例研究声称条件对称不稳定（CSI）对预报雨带有明显的作用（图1 Schultz和Schumacher，1999；Schultz，2004a）。此时，无论条件不稳定或惯性不稳定
**摘自陈一鸣先生译的《英文写作指南》，上海译文出版社，1992:133-134.
是否存在，CSI都是雨带或强降水出现的流行的解释，一些研究错误地没有诊断。事实上，正如Schultz和Schumacher（1999）所指出的，在形成雪带过程中CSI甚至都不存在，并证明是一些美国东北气旋所造成的（Novak等，2010）。如果能够更彻底地研究这些初始的案例，许多后来的作者可
能就不会在无意中被误导。
6．预报员尤其有责任把观测和研究联系起来。正如Jim Johnson在《为什么预报员应该发表论文》（Schultz，2009，217）中所提到的：“预报员是研究人员，他们的工作需要不断研究常见特征的可用数据。这样做时，预报员经常会看一些不熟悉的特征后来在大气演变中变得很重要。预报值班结束后记下的一些想法能最终更好地帮助理解这些不熟悉的特征和它们对当前大气问题的影响。通过这种方式，把一个可能是重要的大气现象写成文章并最终发表，使查询类似文献也变得相当简单且有用。
综上所述，我们有责任提高个例研究的质量。通过正确撰写个例研究与他人有效地沟通，可以提高我们的预报质量，培训同行，并推动科学发展。
4 三个假设
如果说一篇文章能包含所有作者需要知道的写一篇好的个例研究的信息，那是言过其实。因此，我会在文章中阐明我不涉及的内容。
a.如何做科学研究
假设您对科学探索感兴趣，也懂得科学方法，并假定您知道如何构造一个假说，评估其正确性，对其他假设进行批驳，并支持您的论点。若不符合以上假设，我建议您阅读Valiela （2001），Booth等（
2003）和Weston（2009）。
b. 科学论文的结构
假设您知道科学论文的基本结构：摘要，引言，数据和方法，结果，讨论，结论。若不符合以上假设，请阅读Day和Gastel (2006)这本书第9-13章，Schultz（2009）的书第4章和《青年科学家期刊》出版的《科学写作指南》（）。
c. 科学写作
最后，假设您可以写出连贯、清晰、准确的科学论文。从一个论点到下一个论点的过度应符合逻辑，而不是一系列毫不连贯的句子堆砌。不管能力如何，大多数人都可以通过一些指导提高自己的写作水平。要提高科学写作水平，如果不是写概括性文章，建议您阅读Gopen 和Swan（1990），Strunk 和White（2000）以及Williams（2006）的文献。
5 研究设计
优秀的个例研究应遵循的16个原则如下（用蓝突出显示）。
#1：有一个明确的目的。
在考虑写作之前，准确地说，在研究之始就应该问个问题：“我研究这个个例的目的是什么？”很多时候，失败的预报，破坏性的风暴，或有趣的气象观测都是研究项目确立的原因。另外，该个例可能是困扰预报员很长一段时间的典型的天气现象，但从来没有人研究过。不管什么原因，一个具有较强目的性的研究项目会有更大的成功机会。
除动机外，您希望能与其他人分享什么结果。最好的个例研究不仅仅是对一些新事件和新特征的描述：以前从未观测到的天气现象的演变，一些对揭示一种不常见的结构的物理过程研究，或者一些个例研究是作为理解一种特殊天气现象发生频率的气候研究的一部分。
避免仅给出一个天气概述，即仅仅描述发生了什么。读者不能从一个个例的单纯的记录中得到有用信息。读者应该从这个天气个例中学到什么？读者将如何运用从这个个例得到的经验教训？不是只提供天气概述，而是把目标集中在这个个例的某些有价值的方面，根据天气图做出旨在深刻理解基础上的批判和科学评估的讨论。
如果没有目标就做个例研究，作者往往会漫无目的地东拉西扯，只做天气实况概述，而没有针对天气图的讨论。在文章引言结束前最好明确做这个研究的目的。明确的目的更容易
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吸引读者，也给他们提供一个评价这篇论文是否好坏的标准。
下面有三个简洁明了地说明写作目的的例子：
• “本文的目的是确定1987年12月15日的气旋在美国中部造成一个强雪带的形成、 维持和消散的物理过程。”
佛山南海观音寺• “本文的目的是要了解发生在2004年5月20日的龙卷风为何会影响这么大区域的原因。”圣亚海洋世界
• “本文的目的是要确定为什么干线在两个季节都是这种天气的情况下却没有加强的原因。”
要避免标 “第1部分”和“第2部分”这样一个个例多篇论文，这样做很少会得到审稿人好评。审稿人经常发现这种多篇论文通常只有一篇论文的价值。如果您有类似主题的材料足够写两篇或两篇以上论文，最好根据材料发表独立的文章。Schultz （2009）的书中第
3.3节进一步讨论为什么要劝大家不要写这类稿件。
#2: 写一个清晰、简洁、内容翔实、准确的标题。
标题是读者最先读到的，它可以吸引读者，也可以让读者厌恶。一个好的标题应能够“用最少的字就能够充分说明文章内容（Day 和 Gastel ，2006, 39）。”标题还应该措辞清楚、简洁、内容翔实、准确（Lipton ，1998）。注意标题也不能冲突。
标题应反映文章的目的。一个标题为“2003年4月4日北卡罗莱纳州冷空气堆的研究”是不全面的。“降水
蒸发导致2003年4月4日北卡罗莱纳州冷空气堆增强”，虽然这个题目有点长，但是它的说明性更强，传达了主要研究结果的信息。如果个例发生的日期或地点对读者来讲不重要，那么最好删除掉。在标题中尽量避免用像“研究”或“调查”这样明显不必要的词。Schultz （2009）在第3章讨论了更多确定标题需要注意的地方，在网页www.eloquentscience/2009/08/excerpt-chapter-3-writing-an-effective-title 上可以查到。 #3: 讨论个例发生的频率。
读者了解研究目的之后，接下来会想知道类似个例再次发生的可能性。这是一次百年不遇的山洪或是每年发生的呢？如果该个例是破纪录的，那要说明打破了什么记录，打破了多长时间的记录。如果这种个例发生更加频繁，研究其发生的小气候，做合成分析，搜索类似的个例，或者列举可以确定给出一些典型指示的其他相似个例。这样的合并个例研究气候文章的例子包括 Colman 和 Dierking （1992）， Colle 和 Mass （1995），Dean 和 Bosart （1996），Novak 等（2004），Schultz 等（2004）。一个个例研究类比的文章的例子有：Gyakum 和 Roebber （2001），McTaggart-Cowan 等（2006）。对于很多天气事件，作者可能并不知道事件的发生频率。因此，上述问题的简单的结论可以提醒研究人员需要做更多的工作。 6 组织和方法
#4：使用合适的数据集和方法。
大多数作者认为在开展研究项目之前做好计划是大有裨益的。在讨论文章初稿内容及写作大纲时，需
要考虑所用的数据集、方法、分析技术和要使用的各种图表。您采用的数据集能否解决所要讨论问题吗？是否有其他可用数据集可以帮助您来验证一些结论或解释个例被忽略的方面？您的方法适合解决提出的问题吗？下面是两个例子。
例一，许多自动锋面分析和一些手工锋面分析使用相当位温e θ或湿球位温w θ。严格来讲，锋面应该使用气温（如果地表是相对平坦的）、位温θ或虚位温v θ来定义（Sanders 和Doswell ，1995；Sanders ，1999）。
德阳旅游景点大全排名例二，偶尔作者会用准地转ω方程（Holton 的书第6.4节，2004）作为诊断工具来诊断锋面气旋发展。ω方程用在这是不对的。在这用准地转位势倾向方程（Holton 的书第6.3.1
节，2004）更为合适。
#5：在可能的情况下，使用配料法来介绍您的结果。
要分析一个个例，需要用到很多图。有些作者试图把所有的图都放到一篇论文稿件中！但是，知道用哪种图，可能不会很明显。问题是您怎么知道需要用什么图呢？
许多作者在他们的研究报告中使用了配料法。配料就是一种天气个例发生的充分必要的要素。比如，McNulty (1978) 、Johns 和Doswell (1992) 研究明确指出，深厚湿对流产生的配料有：抬升运动，不
稳定和湿度。Doswell 等(1996) 分析了暴洪发生的配料。Schultz 等（2002）讨论了冬季降水发生的配料。
不用配料法，作者往往没有一个架构来组织研究和展示数据。没有组织结构，论文就会缺乏重点，作者展示图形也只是为了展示而不是作为说明个例的最好选择。配料法限制了讨论和图的数量，使论述更加集中和紧凑。
#6：按照从大尺度到小尺度的预报漏斗原则来组织您的文章结构。
一旦配料被人所知，在通常情况下，个例研究最好的组织方式是与预报员的思路一致。Snellman (1982)提出了一种称为“预报漏斗”天气预报方法：首先，了解最大的尺度，然后逐步了解尺度较小的现象（图1所示）。
这种方法对写一个个例分析非常有用。例如，先把对流风暴放到一个大尺度的环境中，读者可以更好地理解风暴的生成环境和控制这种环境的大尺度过程。
图1. 作者在总结个例研究时一般应遵循的“预报漏斗”原则（改编自Snellman（1982））
#7: 控制图表的数量，只保留最需要的。
使用配料法和预报漏斗的一个好处是这些图形保持以个例研究为目的。把图形的数量限制到最低，以事实和论据来说服读者。不严谨的个例研究往往包含太多不必要或离题的图形。附加一两则与这个个例有关的有趣的小故事，虽然无助于研究的主要目的，但确实可以为文章增，太多了就会分散读者注意力，让读者产生厌倦情绪。甚至读者可能忘记该个例研究的目的，面对太多无关紧要的事实和数据而不知所措。
要让读者集中注意力，作者需要有的放矢。在开始写作前就要明确重点。一张大会议桌，把您打算要用到的所有图形按将要在文中出现的顺序排列，或者在电脑屏幕上显示。这些图形能按既定的顺序陈述一个事实吗？重新安排顺序会不会更好呢？有没有多余的或遗
