吉爾伯特·沃克

吉爾伯特·托馬斯·沃克爵士CSI（Sir Gilbert Thomas Walker，1868年6月14日－1958年11月4日）是英國物理學家和統計學家。沃克精通數學，將其應用於空氣動力學、電磁學和時間序列分析等多個領域的研究，並且在劍橋大學擔任教職。他在沒有氣象學研究經驗的時候獲得印度氣象部門的聘請，開始從事預測季風的統計方法研究。他開發了分析時間序列數據的方法，這一方法現在被稱為自回歸模型。他以對南方濤動的開創性描述而聞名，這是全球氣候的一個重大現象，同時他還發現了以他的名字命名的沃克環流，極大地推動了氣候學的發展。他還在幫助印度數學神童斯里尼瓦瑟·拉馬努金的早期職業生涯中發揮了重要作用。

## 早年經歷

沃克於 1868 年 6 月 14 日出生在蘭開夏郡的羅奇代爾，是托馬斯·沃克和伊莉莎白·夏洛特·哈斯勒赫斯特的第四個孩子和長子。托馬斯是克羅伊登的自治市鎮工程師，是最早將混凝土用於城鎮水庫的工程師之一。沃克早年就讀於惠特吉夫特學校，在那裡他表現出對數學的興趣，並獲得了在聖保羅中學學習的獎學金。他於 1889 年就讀於劍橋大學三一學院，並獲評劍橋高級優等生。他因為過於刻苦學習導致身體不適，在瑞士度過了幾個冬天的休養期，在那裡他學會並熟練掌握了滑冰技巧。他於 1895 年成為三一學院的講師。

## 職業生涯

印度氣象局的創始局長亨利·弗朗西斯·布蘭福德注意到 印度和緬甸的夏季季風與喜馬拉雅山的春季積雪相關的規律, 並以此來預測印度季風，成為慣例。然而到了 1892 年，這些預測開始失效，第二任局長約翰·艾略特開始使用其他幾個參數來研究相關性，包括信風強度、反氣旋、尼羅河洪水以及來自澳大利亞和非洲的一些記錄。艾略特從 1899 年到 1901 年的預測非常失敗，他預測降雨量高於正常水平，實際卻反而出現乾旱和饑荒，以至於他受到了各路報紙的嚴厲批評，使得他對 1902 年至 1905 年的預測不得不進行保密。艾略特對洛克耶周期方面的工作越來越感興趣，於是就選擇了一位擅長數學的繼任者，也就是沃克，即便他缺乏氣象領域的研究經驗。艾略特本人就是一位富有才華的數學家，是劍橋的第二級優等生，而沃克曾是一名高級優等生，是劍橋大學小有名氣的應用數學家。1903 年沃克放棄了三一學院的獎學金，擔任氣象記者助理。1904 年，他被提拔為印度天文台總幹事。Walker 以嚴謹的定量發展了 Blanford 的想法，並提出了相關性度量（有滯後）和回歸方程（在時間序列術語中稱為自回歸）。他成立了一組印度文員來計算天氣參數之間的相關性。他為時間序列回歸引入的方法現在部分以他的名字命名（另一位貢獻者是研究太陽黑子周期的Udny Yule）作為 Yule-Walker 方程。通過分析來自印度和其他地區的大量天氣數據，在接下來的 15 年裡，他首次描述了印度洋和太平洋之間大氣壓的「蹺蹺板」振盪，以及它與地球熱帶地區（包括印度）的溫度和降雨模式的相關性。這一現象現在被稱為聖嬰南方濤動。1911 年，他被授予印度之星勳章。

沃克對很多其他領域也非常感興趣。他對鳥類飛行和迴旋鏢進行了數學研究。本科時對迴旋鏢的興趣為他贏得了「迴旋鏢步行者」的綽號。在西姆拉，他曾經在安嫩代爾的土地上投擲迴旋鏢，甚至引起了印度總督的注意。他發現西姆拉的劍橋科學家歐內斯特·漢伯里·漢金 ( Ernest Hanbury Hankin ) 關於鳥類飛行的想法存在缺陷，並指出上升的熱氣流有足夠的能量支持鳥類的翱翔，以及湍流渦流在提供升力方面的作用。1901年，他在《自然》上發表了他十年研究的總結。他還是一位多才多藝的長笛演奏家，對長笛的物理特性十分感興趣，因此成為研究長笛歷史和演變的專家。他對長笛進行了一些設計更改，並將其投入製造。他也是一位水彩畫家，在西姆拉期間，他還舉辦了作品展覽。

## 退休生活

即使在從印度退休（1924 年被封為爵士）並接受倫敦帝國理工學院氣象學教授職位後，沃克仍繼續研究年度天氣和氣候變化。他最初的目標——預測季風失敗——的成功率參差不齊。然而，他的理論和廣泛的支持研究代表了向前邁出的寶貴一步，使他在氣候研究方面的繼任者能夠超越當地的觀測和預測，轉向全球氣候的綜合模型。他於 1926 年至 1927 年擔任皇家氣象學會主席。

沃克於1904年當選皇家學會會員，這是在他研究氣象學的很早之前，當時他已經有應用數學和電磁學應用方面的科學貢獻。出於個人的數學天賦，沃克幾乎是第一個發掘印度數學神童拉馬努金的人，他當時給馬德拉斯大學寫了推薦信，給拉馬努金爭取了一筆獎學金。

沃克對大量學科的興趣使他注意到各領域的專家正在逐漸變得孤立：

沃克於 1908 年與瑪麗·康斯坦斯·卡特結婚，婚後育有一個兒子麥可·阿什利和一個女兒維麗蒂·米歇琳。他於 1958 年 11 月 4 日在薩里郡的科爾斯頓去世，享年90 歲。為研究氣候而成立的英國沃克研究所以他的名字命名。

## 出版作品

與印度氣象相關的出版物：

- 氣候季節變化的相關性（引言）。印度氣象部備忘錄 20(6)
- 關於印度假定氣候變化的氣象證據。印度氣象部備忘錄 21(1)
- 天氣季節變化的相關性，第二卷，印度氣象部備忘錄 21(2)
- 印度短期強降雨數據。印度氣象部備忘錄 21(3)
- 與其他國家相比，印度的乾旱責任。印度氣象部備忘錄 21(5)
- （與 Rai Bahadur Hem Raj合作）印度北部的寒冷天氣風暴。印度氣象部備忘錄 21(7)
- 進一步研究與印度季風降雨的關係。印度氣象部備忘錄 21(8)
- 天氣季節變化的相關性，第三卷。印度氣象部備忘錄 21(9)
- 天氣季節變化的相關性，第四卷，太陽黑子和降雨的季節變化的相關性。印度氣象部門備忘錄 21(10)
- 天氣季節變化的相關性，第五卷，太陽黑子和溫度的季節變化的相關性。印度氣象部備忘錄 21(11)
- 天氣季節變化的相關性，第六卷，太陽黑子和壓力的季節變化的相關性。印度氣象部備忘錄 21(12)
- 月和年降雨量平均值。印度氣象部備忘錄 22(1)
- 每月雨天數的年平均值。印度氣象部備忘錄 22(2)
- 壓力、溫度、相對濕度、蒸汽張力和雲的月度和年平均值。印度氣象部備忘錄 22(3)
- 天氣季節變化的相關性，第七卷，季風降雨的局部分布。印度氣象部備忘錄 23(2)
- 每月和每年的正常降雨量和雨天。印度氣象部備忘錄 23(7)
- 印度大雨的頻率。印度氣象部備忘錄 23(8)
- 天氣季節變化的相關性，第八卷，世界天氣初步研究。印度氣象部備忘錄 24(4)
- 天氣季節變化的相關性，第九卷，世界天氣的進一步研究。印度氣象部備忘錄 24(9)
- 天氣季節變化的相關性，第十卷，在印度的季節預報中的應用。印度氣象部備忘錄 24(10)
- （與 TC Kamesvara Rao 合作）1915 年 12 月至 1915 年 3 月寒冷天氣期間印度的降雨類型。印度氣象部備忘錄 24(11)

關於方法論的出版物：

其他主題出版物：

- (1896) On a dynamical top. Q. J. Pure Appl. Math. 28:175–184.
- (1895) Walker G.T. On a Curious Dynamical Property of Celts // Proc. Cambridge Phil. Soc. 1895. Vol. 8, Pt. 5. P. 305–306.

## 基本資料

- 出生：吉爾伯特·托馬斯·沃克
- 出生日期：1868年6月14日
- 出生地：英格蘭蘭開夏郡羅奇代爾
- 逝世日期：1958年11月4日
- 逝世地：英格蘭薩里郡寇斯頓
- 研究領域：氣象學，統計學
- 機構：劍橋大學、印度氣象局
- 母校：劍橋三一學院、倫敦帝國理工學院
- 獲獎：皇家學會會士、亞當斯獎 (1899)、西蒙斯金獎 (1934)