乐鱼网站极端天气特大暴雨、高温干旱和低温冰雪发生的物理原因、机理和预测预报新方法极端异常天气特大暴雨、高温干旱和低温冰雪发生的物理过程和原因,通过我对国上空大气环流异常变化特征和东亚区域地震活动的时空变化特征叠加分析,发现它们之间存在密切物理关系;物理机理:地球内部地幔活动区域的物质活动和副热带高压活动的对应体活动的加强,增加了地球内部输送到大气层中的能量和水汽。地球对流层中同时存在着稳常态大气运动和动异态大气运动,有的区域常年以常态大气运动为主,有的区域常年交替出现稳常态大气运动和动异态大气运动,经常出现天气和气候突变。地球内部活动区域的物质活动和副热带高压活动的对应体活动,是气象学家寻找多年的神秘的引起大气环流突变的外强迫因子;介绍了预测预报极端异常天气异常的物理方法。
关键词:极端天气气候事件,重大天气异常,高温天气,暴雨天气,干旱天气,低涡天气系统,低温雪灾天气,物理过程,地震活动,外强迫因子,下垫面强迫,海陆气相互作用,气候预测理论,天气两个系统,地面上大气系统,上地幔中控制大气系统,连锁叠加,大气系统的机理,预测预报新方法
极端天气气候事件是指一定地区在一定时间内出现的历史上罕见的气象事件,极端天气气候事件分为极端高温、极端低温、极端干旱、极端降水等几类,极端天气气候事件是指天气(气候)的状态严重偏离其平均态,极端气候事件给人类的生命和财产造成严重损失。水灾和旱灾会破坏农业生产,造成粮食严重减产、工业和城乡人民生活困难。洪水和干旱等水文极端事件是世界上最危险和最昂贵的自然灾害。 极端天气事件的过程性和持续性的研究,迫切需要解决的科学难题。由于天气噪声的存在,做出完全准确的气候预测是不可能的。赵振国说,短期气候预测是当今世界科学难题之一,各国气象科学家都在潜心研究,虽然发表了许多学术成果,但难关至今尚未攻破,需要继续努力探索。
在气候动力学与气候预测理论方面有明显提高,短期气候预测方法有新突破。其平均预测准确率在现在的60%~65%[1]。中国极端天气气候预测目前仍然面临着很多的科学难点:气候系统属于不稳定系统,其可预报性有一定限度。统计预测方法由于本身的局限性,不能完全充分描述气候异常的动力学机制[1];目前气候预测理论和技术方法研究,仍然是国际大气科学领域的难题,气候预测的理论、加强了科研成果向业务应用的转化,一些影响我国气候异常的新机理和方法和实践均不成熟,气候预測还存在很大的不确定,短期气候预测新方法不断在业务中得到应用,整体来看,气候预测仍处于研究、试验和业务很好的效果,极大推进了我国短期气候预测的技应用不断改进的阶段。有很多学者研究认为:短期气候预测仍然是世界科学难题[2.3.4]。
黄汲清院士早就指出:学科的细化这种趋势如果继续发展下去,必将产生一种危险,那就是对于一个重大的自然现象,只是依靠一两个分支学科专家来进行研究,像瞎子摸象一般,得不到正确的解释和结论。因此近来的趋势是组织许多分支学科的专家对某一个重大问题进行集体讨论或者联合攻关。
持续性的重大异常天气往往是多种时空尺度,多种外强迫因子共同作用的结果,这使得准确预报持续性重大异常天气极为困难。探索形成持续性重大天气异常的可能直接原因和形成机理。从复杂下垫面强迫和海陆气相互作用入手,特别强调青藏高原的作用,剖析我国持续性重大天气异常形成物理过程及本质原因,数值模式发展仍然面临种种困难问题,单纯依靠发展动力数值预报模式来实现持续性重大天气异常有效的预报能力仍有很大的困难。因此,如何在大气和外强迫异常中提取更多有关的强信号就成为改进和提高预报时效的预报方法的另一途径。可以通过发展动力预报和发展物理统计预报相结合的思路来进一步提高持续性重大天气异常的预报能力和预报时效[5]。
从上述众多专家学者对多学科学科研究的情况,可以说明:古气候变化规律、天气异常和气候异常的物理原因(多种外强迫因子)、前兆和预测预报方法至今还没有找到;重大极端天气、气候异常和气候异常灾害的原因、前兆和预测预报是世界性的难题,现在迫切需要寻找出重大极端天气、气候异常和气候异常灾害的外强迫因子。
我国突发性极端自然灾害主要有:洪涝、台风、冰雹、霜冻、雪灾等气象灾害;地震灾害;滑坡泥石流等地质地貌灾害;干旱、低温冷害、高温热害[6]。在2155年中(公元前206—公元1945年)发生水旱灾害1750次,其中大旱灾1000多次,大水灾600多次,平均约81%的年份都经受不同程度的水、旱灾害在2155年中(公元前206—公元1945年)发生水旱灾害1750次在2155年中(公元前206—公元1945年)发生水旱灾害1750次[6]。1877—1879年晋鲁冀豫四省连年大旱,虫、疫等灾害群发,使1300多万人死亡。旱震相关,同时造成灾害,如16—17世纪,地震频、低温冷害及干旱多发形成灾害群发期。此外,在历史上由于灾害群发,还导致严重的社会动荡,如1625—1658年,气候恶劣,灾害群发,大旱、大涝、地震频发,蝗灾遍地,瘟疫蔓延,……人民痛不堪生,终于导致了农民大起义,明朝灭亡[6]。1887年黄河大洪水,黄河流域平原面积宽广,人口密集,这次毁灭性的洪水造成90多万人死亡,这次洪水使超过50000平方公里的土地被淹没,让200万人无家可归,破坏了农田和商业中心,而洪水导致的传染病和缺乏生活必需品又使死亡人数增加了一倍[6]。
在受季风影响的黄土高原地区,半岁差周期与岁差周期的非线 ka周期的产生.但这里必须注意,非线性相耦合模型并不能解释为什么100 ka气候周期某个时段强,某个时段弱的现象,这说明在解释100ka气候周期产生原因的问题上,还有大量的工作待做[7]。中亚黄土和中国黄土所记录的变化历史不一样[7],太阳的辐射量变化和地球运行轨道(黄道面)的变化不能解释,地质变化特征和古气候的变化现象,引起古气候周期变化原因,地球物理学和气象气候学都不能解释。
经过长期对日、地、气三个物理系统之间的物理关系综合研究,发现东南亚地震活动的强度、区域和时间的变化,调控我国极端天气气候灾害的发生强度、区域和时间的变化。
《江淮流域夏季大涝大旱发生区域与亚洲东南部地震活动特征的关系表》见表1.中的梅雨情况数据[1],是从近百年我国江淮梅雨情况数据中,选择具有典型特征的年份与亚洲东南部地震场活动特征数据[2],比对统计,1931年、1954年和1998年都是长江全流域特大洪水;1980年、1983年、1988年和1991年都是长江中下游暴雨形成的大洪水;1994年和1997都是洞庭湖周围区域暴雨形成的大洪水;1981年长江上游暴雨形成的大洪水;195 8年、2000年和2005年都是短梅雨;1960和1972年都是有梅雨天气,但是无雨或者小雨;1978年是空梅。
[2] 贾小龙,陈丽娟等,我国短期气候预测技术进展[J],应用气象学报 ,2013,24(6):641-655
[4] 王会军我国短期气候预测的新理论、新方法和新技术[C],气象出版社 ,2012,12-31
[5]翟盘茂, 倪允琪, 陈阳. 我国持续性重大天气异常成因与预报方法研究回顾与未来展望. 地球科学进展, 2013, 28(1177-1188):
[6] 丁峰,丁仲礼,塔吉克斯坦黄土的化学风化历史及古气候意义,中国科学(D辑),33(6)2003.6.505-512.
[7] 丁仲礼,孙继敏,余志伟,刘东生,黄土高原过去130 ka来古气候事件年表,科学通报,43(6)1998.3.567-574
1870年7月长江上游特大暴雨发生之前,中下游地区连续降雨。6月,江西鄱阳大雨,湖南沅江上游及资江大雨;湖北汉江暴雨成灾,从而抬高了长江中下游江河湖泊的水位。7月中下旬,暴雨进入长江上游地区。7月13日至19日,嘉陵江中下游和长江干流重庆至宜昌区间发生了一次历史上罕见的大暴雨。7月17日至19日,暴雨缓慢移到 汉江,又东移至宜昌至汉口区间和洞庭湖地区,使长江上游的洪水出峡后与中游洪水及汉江洪水恶劣遭遇。这次暴雨的特点是:范围广、强度大、历时长。整个暴雨过程约为7天,经模拟分析,7天暴雨量200毫米以上的笼罩面积达16万平方千米;文献中有猛雨、雨如悬绳、狂风雷雨,连日不息等形象性记载,是对暴雨强度特大的线年长江中上游特大洪水洪水区域、天气异常区域和地震活动时空区域叠加图
当年中国的几条主要河流如长江、珠江、黄河、淮河等都发生特大洪水。受灾范围南到珠江流域,北至长城关外,东起江苏北部,西至四川盆地。这次水灾被广泛认为是有记录以来死亡人数最多的一次自然灾害,且肯定是20世纪导致最多人死亡的自然灾害。死亡人数估计在400万人。1931年1-2月只发生5.4和6级两次地震【2】,3月15日云南瑞丽北纬24.3°东经97.9°发生5.25级地震【2】(地震简目没有3-4级地震,云南应该有多次3-4级地震),造成了在北纬24.3°华南北部区域,4月份雨区在珠江流域的东江、北江和长江流域的赣江、湘江上游,月雨量在300毫米以上,1-2月华南雨带和地震活动叠加见图1。
1931年5月27日云南贡山附近北纬27.5°东经98.5°发生5.25级地震【2】,造成了在5月份雨区北移到北纬27.5°附近区域,长江中下游,湘、赣流域,钱塘江流域,雨量在300毫米以上,5月南方雨带和地震活动叠加见图2。
1931年6月18日北纬30.5°东经84.1°发生5.25级地震【2】,6月25日云南丽江北纬27°东经100°发生5级地震, 7月25日云南腾冲北纬25.5°东经98.5°发生6级地震,和云南长时间有地震活动,不断产生西南低涡天气系统进入雨带,造成了在6-7月份雨区北移到北纬24°-33°附近区域摆动,6月份北江、桂江、柳江不断出现大雨和大暴雨,6月下旬开始至7月份,雨带稳定在长江中下游和淮河流域【1】,7月1日湖北咸丰北纬30°东经109°发生5级地震活动,会不断产生低涡天气系并且和西南低涡天气系统叠加,会不断产生特大暴雨天气系统,导致长江中下游和淮河流域雨量一般比常年多1~2倍乐鱼网站,最高多达3~4倍,6-7月南方雨带和地震活动叠加见图3。
1931年8月日北纬32.8°东经84.3°发生4.25级和5级地震【2】,8月12日云南贡山附近北纬27.5°东经98.5°发生5.25级地震,7月25日山东博山北纬36.5°东经118.1°发生4.25级地震,8月上旬,雨区北移到北纬27.5°至36.5°黄淮之间,并西伸至四川盆地和汉水流域,8月20日湖南湘乡北纬27.5°东经112.4°发生4.25级地震【2】活动以后,、云南、四川至华东区域地震活动结束,大范围降雨也基本结束。长江流域主要支流除嘉陵江外,金沙江、岷江、沦江、乌江、汉水以及洞庭湖、潘阳湖水系几乎都发生了大洪水,8月黄河至长江区域雨带和地震活动叠加见图4。
1931年 6、7月间我国北方4级以上地震活动,北方冷空气势力强盛,活动频繁,而、云南、四川区域地震活动长,造成西太平洋副热带高压又西伸明显,稳定少动。江淮流域处于低压槽间,相应地面不断有波动产生并发展成气旋,经长江中、下游向北偏东方向移向日本。长江、淮河流域为冷暖气流交绥之地,降雨持续时间长、强度大、笼罩面积广,发生了历史上罕见的江淮并涨的全流域特大洪水。
1935年的那场水灾,是自明万历十年(1582年)以来的又一次特大洪涝灾害。7月3日至7日,湖北、湖南、河南以及陕西南部地区普降暴雨, 8月上旬,长江上游又相继出现较大的暴雨,并涉及中游区,使江水猛涨。江水东下,使得长江中下游水位不断升高,又值普降大雨,所以两岸堤防大都决口。全流域较大干、支流堤防溃口达354处,湖北省69县中有45县受灾,重灾39县。安徽、江苏灾害也相当严重,沿岸城市包括南京在内均浸泡在水中,津浦铁路停运54天。湖北襄阳共受灾168.34万人,淹没农田131.06万亩,倒塌房屋 127201栋,死亡15.2336万人,成为襄阳人民心中惨痛的记忆。1935年入夏后,汉江流域中上游地区,上自陕南、豫南,下至襄阳和鄂西北连降大雨,其雨量惊人,7月3日至8日各地的降雨量记录,大都超过了正常年份全年总数的百分之五十以上。集中性的特大暴雨,致使汉江主要支流也相继出现了有记录以来的最大洪水流量。北河、南河、小清河、唐河、白河、滚河、淳河、蛮河等汉江支流山洪暴发,水势飞涨,导致汉江水位骤涨5.3米,丹江口出现了5万立方米每秒以上的历史最大洪峰流量【1】。
1935年,湘、皖、赣、鄂四省淹死者竟达10万以上。7月3日至5日,清江上游恩施、五峰山区连降大暴雨,3天雨量达1075.6毫米,为清江流域数百年历史雨量之最。7月3日至6日4天时间,各地雨量都在800毫米以上【1】。从表(省略)中可以看出,我国地震活动强烈,除新疆和青藏高原有5.3—6级地震活动外其他区域没有5级以上地震发生,1935年5—9月5—7.2级地震【3】活动10次,在这种情况下,西太平洋副热带高压活动前强后弱,很容易在长江流域上空形成比较稳定的梅雨雨带,1935年5月2日,北纬28.8,东经89.5江孜6.3级地震【2】活动和1935年7月26日青海久治西南发生6.0和5.5级地震【3】活动,很容易在青藏高原上空产生低涡云团,东移进入梅雨雨带中,加大暴雨强度,在7月3日至5日,清江上游恩施、五峰山区连降大暴雨,3天雨量达1075.6毫米【1】, 估计清江上游恩施、五峰山区及周围附近区域在5-7月可能有2—4级地震活动,才能这个区域出现这样特大暴雨。
1954年4—7月,“老天爷”好像得了“神经病”,大脑失去了控制,终日里阴沉着脸,小雨、大雨、暴雨,淅淅沥沥,哗哗啦啦下个不停。近4个月,长江中下游大部分地区的降水量超过了常年近一年的降水量,是常年同期降雨的2倍还多【1】。缅甸中部在1954年3月22日份发生7.4级地震【2】,云南建水在3月上旬发生5级地震,反映缅甸、云南、四川和及邻国,将继续有中小地震活动,4月24—26日东南部发生3次4.75级地震[2],1954年6月17日安徽大别山发生5.25级地震【2】和6月29日昂仁西发生5级地震[6], 7月21日四川盐源发生5.25级地震,6月17日安徽大别山发生5.25级地震【2】和6月29日昂仁西发生5级地震[6],这两次地震孕育和发生,推动雨带南北移动,加强雨带对流强度,不断产生气旋云团,造成长江中下游发生三次较大暴雨,历时九天,直至7月底,流域内每天均有暴雨出现,且暴雨强度大、面积广、持续时间长,在长江中下游南北两岸形成拉锯局面。主汛期5—7月3个月累计雨量在1200毫米以上的高值区主要分布在洞庭湖水系、鄱阳湖南山区、大别山区。其中黄山、大别山、九岭山区局部地区雨量达1800毫米以上,黄山站达2824毫米【1】。地震震中和极端暴雨区域叠加图,见图8.
1991年夏,淮河、长江支流滁河、洞庭湖的澧水和安徽的水阳江都发生了特大洪水,太湖水位超过1954年的历史最高水位,全国有18个省市区遭受洪涝灾害。1991年长江中下游梅雨异常主要表现为江淮到太湖流域一带。1991年1月—5月15日地震活动非常强烈,发生3级以上地震118次[1],西太平洋副热带高压活动很强,稳定在华南上空,雨带也稳定在长江中下游上空。云南、四川、、青海及邻国区域间断发生中小地震,西南暖湿气流活动强;2月9日江苏中部3.3级地震,2月16日在江苏太湖区域发生3.7级地震,4月1日江苏中部发生3.8级地震,4月17日长江三峡发生4.1级地震,5月3日湖北荆山发生3.1级地震[1];江苏中部3月份连续低温阴雨,月雨量150—240毫米,为常年的3-4倍,淮河入江水道三河闸从11日至4月4日、4月10日至20日两段,3月15日取大泄量4500秒立米,高邮湖水位高达7米,邵伯湖水位高达5.12米,行洪这么早,流量这么大,为历史少见[2]。这就是长江中下游区域出现春季洪水的原因,1991年江淮大洪水区、天气系统域图和附近地震活动叠加图,见图9。
作者在1991年3月,根据太阳活动情况和1931年、1935年和1954年亚洲地震活动特征,向国家气象局负责长期天气预测预报研究的章基嘉副局长写信报告:1991年夏季江淮流域要发生特大洪水。
1998年长江特大洪水是包括长江乐鱼网站、嫩江、松花江等全流域地区的一次特大洪涝灾害。长江洪水是继1931年和1954年两次洪水后,20世纪发生的又一次全流域型的特大洪水之一;嫩江、松花江洪水同样是150年来最严重的全流域特大洪水。据初步统计,包括受灾最重的江西、湖南、湖北、黑龙江四省,全国共有29个省(区、市)遭受了不同程度的洪涝灾害,受灾面积3.18亿亩,成灾面积1.96亿亩,受灾人口2.23亿人,死亡4150人,倒塌房屋685万间,直接经济损失达1660亿元见图10。
1963年8月,势力强于以往的西太平洋副热带高压(气温高、多雨水),与势力弱于以往的北方蒙古高压(气温低、少雨水)相遇时,形成降水同时也使得西太平洋副热带高压不会很快被蒙古高压所推动,于是两者徘徊于河北地区,形成了大量降雨,致使1963年降雨量过大,超出以往年份。1963年夏末秋初,由于太平洋高空低涡停滞于太行山一带,南起安阳,北至保定一线,形成了一条特大的暴雨带。邢台降雨总量达到了818.3毫米,仅8月3日—8月8日的5天中的降雨量,相当于一般年份两年的正常降雨量总和。8月1日,低气压从河南侵入我省,邢台地区西部山区开始降雨【1】。
8月2日,天空浓云密布,正午时分昏暗如傍晚,雨区扩大到全地区。从早到晚,暴雨瓢泼般地从天空倾泻下来,近处房顶上溅起一层白雾,远处村庄隐没了形迹。邢台县东川口日降雨量达到118.4毫米,临城县黑城公社中午一个小时降雨97毫米,4日,令人难忘的一天,这一天降雨量最大,临城县辉山日降雨量634毫米,仅上午8时到9时即降雨66.7毫米,平均每分钟一毫米还多!降雨强度,史所罕见【3】。
1963年1月31日-8月30日,我国和日本的地震活动次数多、强度大、范围大、时间长的情况,与2012年和1996年我国和日本的地震活动基本相似,只是没有1963年全国3-4级地震活动数据,1963年2月13日发生7.4级地震后,到10月20日和日本发生7.2—8.1级地震5次[2],见表3,在这种情况下,我国北纬40度附近中小地震有同步性,作者认为:华北可能发生过多次3—4级地震。
由于和日本地震活动2-4月地震活动先强后弱,必然导致西太平洋副热带高压活动先强后弱,6月22日江淮流域入梅,7月12日以后和日本地震活动增强,西太平洋副热带高压活动也增强并且北抬,7月12日江淮流域出梅。
8月1日新疆发生4.5级地震,产生的低涡东移到华北上空,引导西太平洋副热带高压北缘雨带,从淮河上游地区移至海河流域,暴雨主要路径由河南省南阳经许昌,到达河北省邯郸、獐么,8月2—6日新疆又发生两次4.5级地震并且孕育6.5级地震,所以新疆不断产生的低涡东移到华北上空,我国西南上空产生的低涡和东南气流同时北上,增强了低涡强度,携带大量水汽的西南及东南气流又不断输送到华北上空,导致在华北地区上空出现的稳定低压槽和强大暴雨对流云团,造成华北在1963年8月1—8日出现,暴雨(大于50毫米)日数达6—7天。獐獏8月4日1天雨量即达865毫米,超过了年降水量(700毫米),3天(8月3—5日)雨量1458毫米,7天(8月2—8日)雨量2051毫米,相当于年降水量的3.93倍,为中国陆地上的最高纪录,8月9日早8时,北京松林闸24小时降雨量达到325毫米,东直毫米门380毫米,朝阳区酒仙桥400.7毫米,暴雨中心在来广营,24小时降雨量达到464毫米,地震活动和63年8月2—8日天气变化的叠加图,见图13。
1975年8月2日安徽省来安县北部山区24小时降雨660毫米,给一个中等水库溃破,造成来安县城和几个公社十几万亩农田淹没。
1975年9月2日中国黄海北纬32度发生2次5.3级和4.7级地震[2],1975年9月2日云南漾濞发生5级地震,造成西太平洋副热带高压西伸点到达云南东部,北缘雨带停留在北纬30-33度;“75.8”河南大暴雨之前,地震部门曾作出过河南南部有地震预报,而大暴雨发生后,地震征兆也消失了,当时河南南部虽然没有发生地震,但是河南南部地球物理场已经出现异常,地热异常、地下水异常、地磁和地电异常,导致西太平洋副热带高压西伸点停留在河南南部上空。地震活动和75年8月4-8日天气变化的叠加图14.
1975年4月22日在安阳林州市的3.7级地震。克什米尔-自治区边境地区北纬30-33度东经78度附近,4月30日至8月19日发生4.1-6.1级地震12次[2]乐鱼网站,这个区域长期有地震活动,引导印度洋暖湿气流进入上空变成冷湿气流,不断产生低涡云系并且东移到河南南部上空,缅甸和云南也有地震活动,引导印度洋暖湿气流北上到河南南部上空,南海暖湿气流北上到河南南部上空,在河南南部上空集中大量水汽,出现大雨天气,见表15和图16。
甘肃省7月31日发生4.2级地震,8月2日又发生4.5级地震,蒙古7月31日发生5.9级地震[2],这些地震活动后,引导冷低涡东移南下,1975年9月2日云南漾濞发生5级地震,引导西南暖湿气流低涡进入河南南部低气压区(1975年4月22日在安阳林州市的3.7级地震活动,震中周围300公里区域,在150天左右时间里经常出现低气压活动)上空和副热带高压北边云带叠加,我国地震活动表4。进一步增强了云层对流强度,导致在台风尚未到达前,驻马店地区就已经普降暴雨。8月4日至8日,暴雨中心最大过程雨量达1631毫米,8月5日至7日3天的最大降雨量为1605毫米[1],相当于驻马店地区年平均雨量的1.8倍。
7503台风7日08时到达河南泌阳县附近,此后第二次转向,见图3.15.2,折向西南,到8日14时才消失于大巴山南部。台风低压在河南南部停滞长达20多小时。,4日至8日,超过400毫米的降雨面积达19410平方公里,见图15,大于1000毫米的降水区集中在京广铁路以西板桥水库、石漫滩水库到方城一带。暴雨的降水强度,在暴雨中心——位于板桥水库的林庄,最大6小时雨量为830毫米,超过了当时世界最高记录——美国宾州密士港的782毫米;最大24小时雨量为1060毫米,也创造了我国同类指标的最高记录。
自1991年开始探索研究我国大暴雨和特大暴雨发生物理原因和规律,发现我国大暴雨和特大暴雨发生的物理原因和规律的科学问题,已经超出现代气象学、天气和气候学的理论解释框架,尽管国内外气象科学家做出很多努力研究,还是找到我国大暴雨和特大暴雨发生的物理原因和规律的理论原因。2021年河南省出现了历史罕见的极端强降雨,再次反映了地震活动影响极端强降雨的发生。
通过上述研究1975和2021年河南夏季特大暴雨大洪水发生的物理过程、突发性和超强性的特点、天气系统相同性和我国及邻近国家地震活动的时间和空间相似特征,对出现这些物理事件的时间和空间进行叠加分析、物理原因和物理机理研究,得出如下结论:
:河南春季、夏季和秋季时段,有1-5级地震连续活动是1975和2021年河南夏季发生特大暴雨大洪水主要地球物理原因,还需要在这个时段青藏高原、云南和四川等及邻近国家有地震活动引导,我国上空出现能够在河南形成浓密的强降雨带系统(西太平洋副热带高压北部边缘的雨带),才能促进青藏高原、云南和四川等及邻近国家有地震活动引起低涡降雨小系统和西太平洋产生台风低涡系统,进入河南形成浓密的强降雨带系统,导致在河南上空出现超强特大暴雨大洪水;在2021年7月17日出现暴雨前三天,土壤湿度开始升高,在7月23日土壤湿度出现下降,河南郑州超强特大暴雨停止。这些物理现象充分反映了地球内部水汽升降变化,是引起我国特大暴雨洪水的
:河南春季、夏季和秋季时段,有1-5级地震连续活动,反映河南地下地幔中的岩浆核物质物质活动增强,引起各种地磁辐射、微波辐射、物质密度减小、引力减小、地温增高和地球内部大量水汽上升进入河南上空大气层中,长时间在河南上空维持出现低气压系统(特别在地震活动的震中200-400公里区域上空),在青藏高原、云南和四川等及邻近国家有地震活动引起低涡降雨小系统和西太平洋产生台风低涡系统,进入河南上空出现低气压系统中,印度洋暖湿气流、西太平洋暖湿气流和河南地下产生的大量水汽叠加在一起,就会在河南上空出现强烈的上升气流,形成强大的稳定低涡云团,一定会在河南上空出现超强特大暴雨灾害天气;地球内部存在调节地球大气中天气异常变化的系统。
第一判断依据,河南气象局和地震局密切配合,交换情报和资料,河南气象局注意收集大气环流动态变化资料,春季、夏季和秋季地震局既要收集系统的中国地震活动资料,更重要的收集河南本地0.2-5级地震活动资料信息,在3-4月份做出河南长期天气预测预报;
第二判断依据,河南气象局注意西太平洋副热带高压北部边缘的雨带移动情况和资料,推理判断西太平洋副热带高压北部边缘的雨带将要移动的位置,非常需要地震局科技人员及时提供我国地震活动动态资料,如果在夏季出现我国地震活动时空特征相似1975和2021年地震活动时空特征,可以在特大暴雨发生前30-10天判断河南将要出现特大暴雨灾害性天气;如果没有出现夏季出现我国地震活动时空特征相似1975和2021年地震活动时空特征,提前30-10天判断预测河南将要出现中雨到暴雨灾害性天气;如果我国西部和北部夏季和秋季地震活动很强,西太平洋副热带高压西伸摆台,提前30-10天判断预测河南不会出现中雨到暴雨灾害性天气,提前30-10天判断预测河南会出现高温干旱天气。1.1.10. 2012年夏季我国大暴雨发生区域
2012年7月20日—8月30日发生在华北(北京)地区、东北地区、四川盆地、西北地区、华南地区等大部分地区的强降雨。5-8月我国3—6.6级地震活动位置[1]在北纬40、35、30度三条线中可以看出,气象卫星云图和地震震中区域进行叠加,地震活动产生的低涡天气系统,在华北上空叠加,这些地震连续活动和日本广大区域地震连续活动引导西太平洋副热带高压活动西伸和北抬、西南暖湿气流强盛进入我国西部、华北和东北上空,西南暖湿气流强盛进入地震活动区(地震孕育期和地震发生后1—4个月)上空附近时,就会出现气旋结构对流气团,这样气旋结构对流气团在东移过程中,多次经过地震活动区时,就发展成强大气旋结构对流气团,经过区域就出现强降雨,进入西太平洋副热带高压边缘切变线区域时,就出现大暴雨或者特大暴雨。
新疆西部地震活动产生气旋结构对流气团[2](低涡)东移时,经过黄河中上游附近区域多个地震活动区上空,发展成强大气旋结构对流气团,进入华北东部、北京和东北地震活动区上空和西太平洋副热带高压边缘切变线区域,进一步叠加发展成更强大气旋结构对流气团,造成华北北部和中东部、东北地区南部、内蒙古东部偏南地区出现暴雨到大暴雨,其中北京、河北中部、天津西部出现特大暴雨,7月21—22日京津冀地区的特大暴雨过程[3],降水持续时间长,降水强度大,属历史罕见,北京的霞云岭(337.5mm)、门头沟(305.2mm)、石景山(291.6mm)、房山(253.6mm)、海淀(238.6mm)和河北省的固安(364.4mm)、新城(2265.2mm)、涿州(254.9mm)8个国家级气象站突破了建站以来的日降水量极值,北京市平均降水量达到190.3mm,最大降水量出现在房山的河北镇(水文站),日降水量达460mm,北京暴雨为近61年最强,天津为近34年来最强。
从有历史资料记载至1945年,有大旱成灾记载的年份达1070余次。清光绪年间,连续3年大旱,死亡人数达1300多万;1920年,晋、陕、冀、鲁1638—1640年期间,旱情从黄河流域蔓延到大半个中国,无雨期长达17个月至19个月,黄河的支流汾河、沁河、伊河等多次干涸,干流在晋西南一带也出现局部断流。诸如“焦地流金,大地生烟,野绝青草,寸粒不收,雁粪充饥,骨肉相食,十室九空”等灾情的记述不胜枚举。豫大旱,受灾人口达2000万,死亡50万;在1942—1943年的大旱灾中,河南一省就饿死几百万人[1.2]。中国近500年历史旱灾与地震活动见表6。
表6. 中国近500年历史旱灾资料[1]中特大干旱、重旱、极旱年5—9月和地震活动[2]情况表(省略)
1876年旱区范围扩大到黄淮海平原及长江上游和下游地区,共145个县,重旱区在山西、山东、苏北及皖北;1877年,旱区共有308个县,重旱区扩大到陕西、山西、宁夏、内蒙、河北、山东、河南;1878年重旱区缩小到海河流域、黄河中下游、淮河流域北部。此次连续大旱波及中国一半人口,估计灾民达到2亿人,死亡人口达1000万。这次大旱始于1874年,结束于1879年。严重干旱段发生在1876—1878年。山西、河南、河北、山东4省因旱灾致死1 300万人,是2O世纪以前有记载的死亡人数最多的旱灾。根据故宫档案,1877年山西省连续200天以上无雨日的有14个县,1O0—200天的有61个县。据山西水文总站估计,该年全省年降水量只有126mm,相当于千年一遇的特枯年。
1928年重灾区分布在晋南地区、河南北部、甘肃全省和陕西北部。1929年延伸至陕西全省,88个县死亡人数达到250万;甘肃全省58个县死亡230万人。此次大早持续到1932年。1949~1990年干旱的旱灾情况1949—1990年全国平均每年受早面积超过2O万平方km 的有23年;成灾面积超过10万km 的大早年有12年;成灾面积超过15万km 的大早年有5年。按成灾面积大小依次为1961年,1978年,1960年,1988年,1989年。其中持续旱灾年有1959—1961年,198O—1982年,1986—1989年等。
1959年黄河中下游普遍少雨,但年降水量并非是近500年最低,甚至还不是2O世纪后半叶的最低值,1960年受早范围扩大到河北、河南、山东西部、陕西关中、辽宁西部。山东汶水、潍河等8条主要河流断流,黄河从山东范县至济南断流4O多天。1961年继续干旱,邯郸、德州、济南、菏泽和江淮平原旱情加剧。1959~1961年华北大旱与1874—1879年大旱类似,应为海河和黄河流域范围内的1OO年一遇大旱,旱灾等级为重旱。1959—1961年全国其他省份也遭遇旱灾。云南、贵州、四川I冬春连旱,广东、海南旱情持续7个月,3年间全国15个省(市)受灾,旱灾面积36.6万。1972年全国性干旱少雨,重旱区为京、津、晋、冀、陕北、辽西、鲁西北。河北省无雨持续天数一般超过5O天,太行山前区达到8O~90天;山西春、夏、秋连旱,两省旱情延续至1973年5月。灾害序列。历史旱灾共分3级:1级为“旱”,即数县范围内连季少雨或不雨,秋粮减产;2级为“大旱”,一省或相邻数省连季少雨或不雨,发生两季以上严重减产或核心旱区绝收;3级为“重旱”,数省范围发生持续2年干旱,出现人畜因饥荒的非正常死亡等社会经济恶化趋势;4级为“极旱”,为持续数年,跨流域大区域范围的严重干旱,出现多省范围的大量非正常死亡和饥民流徙,历史文献中出现如“赤地千里”,“人相食”的记载。
(1637—1646年)这是近500年持续性旱灾时间最长,范围最大,受灾人口最多的旱灾。旱灾遍及20个省(市),北方多数地区持续旱灾5—9年,1637年始于陕西北部,1646年终于湖南,重旱区涉及黄河、海河,涉及长江流域中下游15个省(市),干旱重灾区连成一片(表1),波及中国一半以上人口。
通过对中国近500年历史旱灾资料[1]中,大旱、特大干旱、重旱、极旱年5~9月和地震活动[2]情况表1分析,可以看出大旱年、特大干旱年、重旱年、极旱年的5~9月中国及周围邻国地震活动特征是:大旱年(相对多雨水年)地震活动偏少、特大干旱年地震活动少、重旱年地震活动很少、极旱年地震活动极少;这些资料反映中国及周围邻国地震活动的强弱多少变化,是调节中国天气变化的主要物理原因。
1972年全国性干旱少雨,重旱区为京、津、晋、冀、陕北、辽西、鲁西北。为黄河、海河流域1950年以来大范围严重干旱。河北省无雨持续天数一般超过50天,太行山前区达到80—90天。
1972年1月24日—5月24日发生7.3-8级地震5次,4级以上地震18次[1],随后迅速减弱,6月8日发生一次5.9级,北纬29度发生一次4.3级地震和6月21日北纬31度日本四国东南发生一次5.9级地震[6],西太平洋副热带高压北抬,6月20日在江淮流域上空形成梅雨天气,由于和日本活动比较弱,江淮流域上空形成的梅雨天气只是维持15天,7月4日出梅,但是6月20日—7月4日期间,、四川、云南和江淮流域都没有3级以上地震活动,西南暖湿气流很弱,、四川、云南上空就不能产生低涡云系进入江淮流域上空梅雨天气系统,造成江淮流域上空湿度小,云层薄而且稳定,梅雨量很小,导致1972年夏季江淮流域有梅无雨或者小雨。
6月9日—8月30日期间,很日本地震活动很弱[1],全国地震活动分散、少而弱,导致出现1972年全国性特大干旱少雨和东北出现低温冷害[2]见图35和表7。
通过1972年和1978年夏季干旱过程和东南亚区域地震的特征的分析研究和利于中国近500年历史旱灾情况资料中特大干旱、重旱、极旱年5—9月期间和东南亚地震活动的时间和空间对应特征资料比对分析,分析了夏季(6—9月)东南亚地震活动的时间的长短、强度的强弱、空间大小和区域位置的变化特征,找到了影响江淮流域及南北附近地区夏季干旱的地震活动的关键区域,并就关键区域江淮流域及南北附近地区的干旱影响进行了诊断。结果表明:东南亚地震活动的有(无)、时间长短、强度的强弱、空间大小和区域位置南北的变化与江淮流域及南北附近地区盛夏干旱关系密切,如果东南亚地震活动的无(有)和时间短、弱、空间小和区域位置南(时间长、强、空间大和区域位置北),就会出现西太平洋副热带高压偏东或者南(西或者北)和孟加拉湾、南海暖湿空气(西南低涡)和印度洋暖湿气流进入我国上空的强度弱(强)和强度的弱(强)的变化,导致江淮流域及南北附近地区夏季干旱日数偏多(少)、面积大(小)的可能性大;如果东南亚区域长时间没有地震活动,我国就会出现长时间大面积的特大干旱,甚至我国就会变成沙漠化;所以作者认为:
江淮地区夏季极端高温偏强的年份有1961、1966、1967、1971、1978、1988、1994、2001和2003年和我国相关区域5及以上地震活动[5]情况,见表8。
表9江淮地区 夏季极端高温偏弱的年份和我国相关区域地震活动[5]情况表(省略)通过对上面表6、表7、表8和表9表格中地震活动数据的研究,可以看出:在1960—2011年期间,夏季极端高温偏强的年份,我国及周边邻国7—8月5级以上地震活动明显较多,发生11次6级以上强烈地震; 夏季极端高温偏弱的年份,我国及周边邻国7—8月5级以上地震活动明显较少,只是发生5次6级以上强烈地震;这些说明我国及周边邻国7—8月5级以上地震活动与我国夏季极端高温强弱变化有密切关系的。
[3] 王晓莉等武汉、合肥、南昌近40a夏季高温变化特征及其与前期海温异常的可能联系[J].华中师范大学学报(自科版),2012,46(2):250-255
江南大部持续35℃以上高温天气一个多月,南方大部地区的高温日数超过10至15天,2003年7月-8月上旬,浙江、江西、福建、广东北部、湖南、南疆等地达15天~40天,浙江丽水、福建南平和福州等地高温日数已经突破30天。7月中旬以来,浙江、福建、江西的一些地区还连续出现38℃以上的酷热天气,2003年7月13日~17日浙江丽水连续5天最高气温均在40.25℃以上;浙江南部遭遇50年一遇的酷热天气,福建、江西、广东等地最长连续高温日数已经超过历史数值,持续时间之长,为历史少见。
2003年6月17日以东海中发生5.1级地震,2003年6月10日花莲以东海域发生6级地震,2003年6月9日宜兰、苏澳间发生5.8级地震;2003年7月7日青海交界发生6.1级地震,2003年7月21日云南大姚发生6.2级地震, 2003年8月16日蒙古巴林、阿鲁之间发生5.9级地震,2003年8月18日墨脱、波密间发生5.7级地震,2003年8月21日四川盐源县发生5级地震,2003年10月16日云南大姚发生6.1级地震,2003年10月25日甘肃民乐和山丹发生6.1和5.8级地震,2003年10月25日甘肃民县和临潭发生5.2级地震。.2003年6-11月我国地震活动区域、极端高温活动区域和低涡暴雨活动区域叠加图,见图37.38。
浙江、福建、江西、广东、湖南、湖北等地都出现了40℃以上的高温天气,浙江丽水极端温度达到42.5℃。与历史同期相比,福建大部、浙江、江西中南部、广东北部及云南东部等地今年极端最高气温超过历史同期最大值,南方大部地区不断刷新当地的高温记录,破记录站点之多,实在少见44天。
8月中旬至9月上旬,华北南部、黄淮、江淮、汉水流域及四川东北部地区出现历史同期少见的低温阴雨和寡照天气。黄淮、江淮等地降雨日数多在15天以上,降水偏多,日照显著偏少。黄淮地区降雨日数普遍较常年同期偏多8至16天,而最大连续降雨日数为历史同期之最。9月下旬至10月中旬,黄淮及汉水流域等地再次出现长时间的低温连阴雨天气。持续低温连阴雨天气,光热明显不足,部分地区农田内涝和渍害较重,秋收秋播较往年推迟。
2013年我国极端天气气候事件频发,灾害异常性特征明显,汛期灾害呈现南旱北涝的格局。7月初至8月中旬,江南、江淮、江汉和西南地区东部遭遇历史罕见高温干旱,湖南、浙江部分地区连续30天日最高气温超过35度,局地日最高气温超过40度,浙赣皖鄂湘黔渝7省(直辖市)区域平均降水量仅为135.2毫米,区域平均无降水日数有39天,最长连续无降水日数达15.6天,均为1951年以来历史同期极值。温高雨少叠加,给上述地区水电供应、农业生产和群众日常生活造成严重影响。7月中旬,四川盆地、西北地区东部、华北南部及黄淮北部遭遇强降雨过程,多地降雨量超历史极值,四川都江堰市幸福镇7日晚至11日累计降雨量达1105.9毫米,相当于当地年均降雨量。7月,陕西省延安市平均降水量427.5毫米,是常年同期降水量的近4倍。7-8月,松花江、黑龙江发生流域性大洪水,辽河流域浑河上游发生超50年一遇特大洪水;据中国地震台网正式测定:2013年07月22日07时45分在甘肃省定西市岷县、漳县交界(北纬34.5度,东经104.2度)发生6.6级地震后,我国江淮流域上空的副热带高压减弱东退,高温天气消除,我国南北上空的暴雨雨带也消除。2013年,我国地区共发生5级以上地震43次(其中含黄海 2次),远超1900年以来年均20次水平。地震活动主要集中在 青藏高原及其边缘地区、天山地区和东北地区,累计发生5级 以上地震38次,占我国地区5级以上地震总次数的88%。其中,西南、西北地区地震较为活跃,共发生5级以上地震25 次,占我国地区5级以上地震总次88%。观察图39和40,充分显示2013年我国地震活动区域、极端高温活动区域和低涡暴雨活动区域叠加图和中央气象台的2013年高温出现区域之间,存在密切时空物理关系。
最强高温天来袭,逼近历史高温记录:黄土高原上的西安,在炙热的阳光烘烤之下,7月10号下午气温突破40度; 今年最强高温有多强:同时,南方地区也将由“水煮模式”转为“烧烤模式”,雨水减少的同时高温将在江南和华南地区发展。而这场高温浪潮将在13日进入高峰,全国高温面积可达364万平方公里,将覆盖21个省/区/直辖市。
气象专家认为:极端天气出现是众多气候因子的变异和碰撞造成的,和地震专家认为:强烈地震发生是某些区域板块活动碰撞造成的,说法是一样的!这些专家的观点:极端天气出现和强烈地震发生的问题是非常复杂的,没有找到造成这些灾害发生主要原因!
在1963年,美国麻省理工学院气象学家洛伦兹提出了这一概念。蝴蝶效应是指一只在亚马孙河流域热带雨林中生存的蝴蝶,时不时扇动几下翅膀,可能两周后,美国得克萨斯会出现一场龙卷风。意指自然界的一个微小变化,可能会对整个全球的生态系统影响极大。这一理论在今天也应用到我们生活中的各个角落,对我们影响极大。例如,为了减缓全球变暖的速度,每个人都尽自己所能节约能源,保护环境。
跟踪关注研究2022年我国春季至夏季高温干旱发生的全过程,对亚洲区域地球物理场的变化过程的研究,得出结果和这些气象专家的观点不一样。
2022年3月全国平均气温为7.2℃,较常年同期(4.8℃)偏高2.4℃,全国平均降水量为36.7 mm,较常年同期(29.4 mm)偏多25%(国家气候中心,2022)。月内,我国共发生1次冷空气过程;3次大范围降水过程;2次沙尘天气过程影响北方地区;黄淮、江淮气象干旱发展。
2022年3月,全国平均降水量为36.7 mm,较常年同期(29.4 mm)偏多25%,为1961年以来第六高(国家气候中心,2022)。从空间分布来看(图 1),华南、江南、江淮等地降水量在100 mm以上,其中浙江西部、安徽南部、湖北东部、江西东北部等地降水量在200 mm以上。与常年同期相比(周晓敏和张涛,2020),西北地区中东部等地降水量偏少5成以上;而全国其余地区降水以偏多为主,江汉、江淮、江南东北部、东北地区南部、新疆中北部降水量较常年同期偏多5成及以上,其中江淮西部、江汉北部、东北南部偏多2倍以上,2022年3月,全国平均气温为7.2℃,较常年同期(4.8℃)偏高2.4℃,为1961年以来历史同期第一高(国家气候中心,2022)。从全国平均气温距平空间分布看(图 3),除华北东北部和东北南部以外,全国其余大部地区气温偏高2℃以上,其中江南、西南地区东部、西北地区东部、内蒙古西部的部分地区偏高4℃以上,局地达到6℃以上,河南、山东、湖北、安徽、江苏等地的部分地区平均气温突破历史同期极值。作者根据2022年3月我国天气变化明出现异常、大气环流异常和气象卫星云图异常变化特征,判断出四川周围有多次强烈地震孕育,在2022年3月16日做出2022年3月16日至2022年3月26日,或者延迟到2022年6月10日,四川中东部及周围区域要发生两次以上6级左右地震。
2022年4月北半球极涡呈单极型分布,强度偏弱;中高纬环流呈三波型,我国基本为正距平,副热带高压较常年均偏弱。全国平均气温为12.4℃。
2022年5月,全国平均气温为16.7℃,较常年同期(16.5℃)偏高0.2℃。除山东东南部、江苏东北部,我国中东部大部地区气温接近常年同期或偏低1℃左右,其中华南大部、江南南部及贵州南部、云南东部等地气温偏低2~4℃;西北地区大部及内蒙古西北部、新疆、西 藏 大 部 气 温 偏 高 1℃ 以上,其中新疆大部、甘肃西北部等地偏高2~4℃,局部偏高4℃(国家气候中心,2022)。,较常年同期偏高0.9℃,为1961年以来第五高。
2022年7-8月,长江中下游及川渝地区降雨量较常年同期偏少2~8成、平均气温偏高2~4℃,川渝黔湘赣浙鄂苏皖沪等10省(市)平均降雨量之少(178.1毫米)、平均气温之高(29.0℃)、高温日数之多(34.1天)均为1961年以来历史同期之最。高温少雨导致上述地区气象干旱快速发展,干旱日数普遍有20~30天,局部超过30天。长江流域10省(市)中旱及以上站数比例达94.6%,为1961年以来历史同期最多;10省(市)平均中旱及以上干旱日数(27.9天)为1961年以来历史同期第二多,仅次于1978年。此次长江中下游及川渝地区干旱范围广、持续时间长、强度强、影响大。截至8月31日,长江中下游以及重庆中南部、四川西部和东南部、中东部等地存在中度至重度气象干旱,局部特旱见图45、46、47。2022年6月1日至8月31日高温极端性强。全国共1057个国家气象站(占全国总站数43.6%)日最高气温达到极端高温事件标准,河北、陕西、四川、重庆、贵州、湖北、江苏、浙江、福建、广东、青海等地366个国家气象站(占全国总站数15.1%)日最高气温持平或突破历史极值。重庆北碚(45.0℃)、江津(44.7℃),湖北竹山(44.6℃)等15站日最高气温达44℃及以上。
全国共1058个国家气象站(占全国总站数43.7%)连续高温日数达到极端事件标准,河北、山东、陕西、四川、重庆、湖北、湖南、江苏、浙江、广东等地449个国家气象站(占全国总站数18.5%)连续高温日数持平或突破历史极值。福建浦城(42天)、湖南常宁(42天),江西广丰(42天),四川合江(37天)、重庆北碚及沙坪坝(37天)等78站连续高温日数达35天及以上。
1954年12月下旬至1955年1月中旬,我国自北向南出现罕见持续低温严寒天气,有22省市出现影响范围广、持续时间长的低温冰雪气候。当年冬季入侵我国的冷空气共有9次,其中有全国性寒潮3次(1954年11月26日至12月4日、1954年12月22—31日、1955年2月16—21日),区域性寒潮2次(1954年12月5—12日、1955年2月7—13日)、一般或较强冷空气4次(1955年1月3—7日、1955年1月8—11日、1955年1月14—17日、1955年2月25—28日)。由于冷空气活动频繁、势力强盛,导致1954—55年冬季我国许多地方的气温长期较常年同期明显偏低,出现奇寒。特别是南方,不少地区该年冬季出现的最低气温值,成为近60年来的极端最低气温记录。1月中旬淮河流域的最低气温降到-18—-21℃,长江中下游江、湖地区降到-10—-15℃,江南到华南北部降到-5—-8℃,两广大部地区降到0—-3℃,就连海南岛的一些地方(定安)气温也降到-3℃。除了气温低以外,安徽、湖北、江苏、湖南、江西等省还出现连续10—15天的大雪和冻雨,积雪一般30—70厘米,最深处达1米。更为罕见的是,以上地区除长江干流外,其余江河湖泊全被封冻,一般结冰16—35厘米,局部冰厚1米多。淮河干支流均出现结冰。广东冬春冷空气频且强,共有7次寒潮入侵,其中3次强寒潮波及沿海地区。12月下旬至1955年1月上旬全省性寒潮入侵,中、南部沿海霜冻;1月上旬末及中旬又有两次强寒潮接踵而至,出现据称为60年一遇的奇寒。极端最低气温梅县-7.3℃、连县-6.9℃、惠阳-1.9℃、汕头0.4℃、中山-1.3℃、阳江-1.4℃,多为当地历史极值[2]。1954年11月3日—1955年2月与常年同期气温比较,见图49。
1955年,1月上中旬,海南受冷空气影响,海南岛北、东、西部部分地区气温比常年同期偏低3.6—5.2℃,海口、儋县、琼海、东方等地出现不同程度的低温阴雨天气,其中儋县自1954年12月31日至1955年1月18日出现的低温阴雨长达19天,1月11—12日出现霜冻。过程最低平均气温5.9—9.8℃,极端最低气温0.4—5.0℃[2]。1954年11月9日—1955年3月30日,发生18次4—6级地震【1】;青藏高原发生6次4—6.5级地震;新疆南部发生4次4—5级地震;1954年11月2日内蒙古西部发生1次5.7级地震【1】(没有3—4级地震和邻国地震资料)。
1954年11月3日—1955年3月30日我国北纬40度以北区域无4级以上地震活动,造成冬季入侵我国的冷空气共有9次;只要新疆南部和青藏高原有连续几次3级以上地震活动,印度洋暖湿气流就会进入新疆南部和青藏高上空与北方冷空气交汇,形成稳定的东西向东亚大槽,槽前盛行暖平流,槽后盛行冷平流,随着槽的发展加深,冷暖空气交汇强烈,地震发生一次就导致一连窜气旋族活动。东亚大槽底部维持一道东西向的锋区,致使中国江淮流域或江南地区常常是天气阴沉,多阴雨雪。横槽的形式常导致冷空气的聚集,往往酝酿一次强寒潮的爆发。横槽转为竖槽向东南移动时,全国往往有大范围寒潮。
1964年1月18日—3月16日发生13次4.8—7级地震【1】,激发西太平洋副热带高压活动增强,进入华南中南部上空,促进南海暖湿气流进入我国上空,并形成华南准静止锋;1964年2月13日云南宾川附近5.4级地震(中国地震简目中没有3—4级地震活动资料),促进滇黔准静止锋形成和稳定维持,促进西南暖湿气流增强进入我国上空;1964年1月18日—3月16日我国北方没有4.8级以上发生地震,北方冷空气活动比较强;这些天气系统活动增强并且叠加,导致发生1964年2月16—25日南方低温雨雪冰冻灾害见图3.8.2。
1969年1月26日—2月15日发生3次4.8—5.3级地震【1】,激发西太平洋副热带高压活动增强,进入华南中南部上空,促进南海暖湿气流进入我国上空,并形成华南准静止锋;1969年1月31日云南镇沅附近4.25级地震,1969年2月9日云南景洪东5.4级地震,促进滇黔准静止锋形成和稳定维持,促进西南暖湿气流增强进入我国上空;1964年1月2日湖北保康发生4.7级地震,激发产生低涡活动;1964年1月1日—2月10日我国北方没有4.8级以上发生地震见图51,这一年冬季有10次寒潮活动;地震活动激发这些天气系统活动增强并且叠加,导致发生1969年1月28日—2月6日南方低温雨雪冰冻灾害见图52。
1.3.4 亚洲东南部地震活动的时空过程特征和1977年1月27日—2月4南方低温雨雪冰冻灾害的时空过程特征
1977年1月20—21日发生2次5—5.2级地震【1】,1977年2月6日北纬20.9度,东经120.度菲律宾群岛发生5.3级地震,激发西太平洋副热带高压活动增强,进入华南中南部上空,促进南海暖湿气流进入我国上空,并形成华南准静止锋;1977年2月2日云南4.3级地震,1977年2月7日四川5.1级地震,促进滇黔准静止锋形成和稳定维持,促进西南暖湿气流增强进入我国上空;1977年1月15日—2月2日我国北方发生2次4—4.7级以上地震【1】,引发北方冷空气南下;导致1977年1月27日—2月4中国南方低温雨雪冰冻灾害见图3.8.4。
2008年1月10日—2月5日,我国14个省发生大雪灾,21省发生冰雪灾害,这是罕见的,50年一遇的严重气象灾害,交通,江淮等地出现了30—50厘米的积雪,贵州、湖南的电线毫米。电力和通信部分中断或瘫痪,经济损失1000多亿元,受灾77786.2万人,中国气象局长说,3—5天的天气预报基本准确,准备探索研究10—30天的天气预报,气象专家说:这是太平洋“拉里拉”现象造成的。可是“拉里拉”现象5年左右发生一次,为什么这次我国南方大冰冻雪灾50年才发生一次呢?2008年1月10日—25日,青藏高原发生4—6.9级地震13次,1月19日塔吉克斯坦发生4.4级地震,1月20日阿富汗发生5.5级地震。1月6日—24日新疆南部发生2—4.7级地震9次,1月1日—25日云南,四川和缅甸发生2.5—3.5级地震48次。1月5日—2月10日,发生4级以上地震10次,我国北纬42度以北区域发生9次3—5级地震活动[1]见表11.和图55。
作者几乎每天都跟踪监测,我国上空的云系变化情况和亚洲上空的云系变化情况,观察我国地震活动情况和亚洲地震活动情况,观察研究我国地震活动和亚洲地震活动与异常气象卫星云系变化和大气环流的关系。1月5日青藏高原就有云系活动并增强向东扩展,1月10日—2月3日我国西北,青藏高原西南,华南,华中,华东等21个省上空维持云带活动,阿,吉,新,青藏高原,云贵,川上空不断的有低涡云团出现向东移动,东南部,缅甸,云南和四川地震活动引发的低压云团,主要进入我国江南和华南上空,出现雨雪和冻雨天气。中北部和四川的地震活动引发的低压云团,主要进入我国黄河以南至江南上空出现雨雪天气,只要我国西南部和新疆南部附近地区有3级以上多次地震活动,就能引起印度洋暖湿气流北上进入我国上空,形成降水云系,改变我国的大气环流,出现异常的灾害性天气见图56。和我国西部及邻近国家的同时几十次地震活动激发,副热带高压与青藏高原南缘的南支低压系统活动异常;这就是2008年我国21个省出现重大冰冻雪灾害天气重要的物理原因[6]。表11.我国2008年1-3月5级以上地震[1]活动表(省略)
通过1964、1969、1977、1984、1954—1955、2008、2018年亚洲东南部地震活动时空特征变化对中国南方冬季发生持续低温、雨雪和冰冻灾害时空特征的影响物理过程分析,研究不同区域地震活动引发不同区域天气系统出现异常特征,作者发现:
第四物理条件我国西北部有连续多次3级以上地震活动,就出现冷低涡和高空槽产生,这些区域地震活动强度越大时间越长,出现冷低涡和高空槽产生越多,还能引起我国北方出现大面积季低温、雨雪和冰冻灾害;这些区域地震发生后,还能北方冷空气南下,更进一步加强中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害范围和强度。
中国南方3级以上地震活动活动,就有低涡天气系统出现,在川滇黔准静止锋和华南准静止锋组合南方降水雨带中,加大空气对流强度,导致更进一步加强中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害范围和强度。
1969年和1977年冬季亚洲东南部出现第一主要物理条件和第二物理条件的地震活动时空特征,中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害强度和范围比较小;1964年冬季亚洲东南部出现第一主要物理条件、第二物理条件和第五物理条件的地震活动时空特征,中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害强度和范围比较大;1984年冬季亚洲东南部出现第一主要物理条件和第二物理条件、第四物理条件和第五物理条件的地震活动时空特征,中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害强度和范围比较更大;1954年至1955年冬季亚洲东南部出现第一主要物理条件和第二物理条件、第三物理条件和第四物理条件的地震活动时空特征,中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害强度和范围比较很大;2008年冬季亚洲东南部出现第一主要物理条件和第二物理条件、第三物理条件、第四物理条件和第五物理条件的地震活动时空特征,中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害强度和范围比较特大。
地球的引力作用,地球周围聚集着一个气体圈,构成了地球表面的大气圈。在太阳系中,行星周围的大气层,在太阳高能射线轰击下,大气层气体分子会发生分解和转化和消耗,大气层物质是需要不断的补充;凡是有浓厚大气层的是行星和卫星,都是相对远离太阳的体积大的行星,物理活动是比较强烈的,体积越大的行星表面的大气层越厚;是因为体积大行星内部物质活动非常强烈,不断地向大气层释放大量多种气体物质,产生的强磁场阻挡太阳活动产生大量带电粒子轰击大气层,同时还向大气层释放大量水汽、热能、地磁能和引力能;金星、水星、火星和月球体积小,又靠近太阳,这些星球内部能量物质消耗殆尽,产生的气体物质很少,不能补充表面大气层物质被太阳高能射线轰击下的消耗,这些星体表面大气层非常稀薄。
在体积大的行星物理活动比较强烈的行星和卫星表面大气层中,演化形成的早期大气运动的主要能源,是行星内部核物质活动产生的能量供给的,接收太阳能占比例很小;随着行星内部物质活动逐渐减弱产生的能量逐渐减少,供给大气层运动能量也逐渐减少,接收太阳能占比例也逐渐增大;最后像金星、水星、火星和月球体积小的星体,表面和大气层接收能量几乎全部是太阳能;现在地球演化期处在,大气层接收地球内部的能量和太阳能,大约估计各占30-50%,有些时期地震和火山活动强烈,大气层接收地球内部能量更多。
作者经过长期对地震活动、气象灾害发生过程特征和气象卫星云图异常变化特征的观察、分析和研究,通过前面几章中对地震活动与多种重大气象灾害发生过程的关系分析研究,发现台风、干旱、洪水、暴雨、高温、寒潮、大雾、冰雪灾等重大气象灾害,都与地震活动着非常密切关系。
2010年10月1日以后,亚洲东南部区域及附近海洋上空卫星气象云图变化非常异常,见图8.3,从哈萨克斯坦至我国东北一线,南至阿拉伯海至菲律宾以东洋面上空出现无云区,这就是异常云图特征,显示反映出亚洲东南部区域开始孕育特大地震(2011年日本9级地震);6月23日西太平洋时空副热带高压增强 ,北抬到日本南部时空,2011年6月5时日本发生7级地震,改变我国江淮流域至日本上空纬向梅雨云带天气系统,6月24—28日菲律宾时空台风云系,经过我国东部沿海北上到辽宁时空,气象学家说,历史罕见,西太平洋时空副热带高压又继续增强,北抬到日本海时空,在我国江淮流域时空形成经向梅雨云带。气象卫星云图特征反映日本周围有地震孕育活动,气象卫星云图特征也能够反映日本周围暂时没有地震孕育活动。2018年1月至2019年8月期间太阳活动很弱,有比较长时间没有黑子出现,2018年1月至2019年8月全球强烈地震活动少而弱,有时甚至没有地震活动,造成今年夏季北半球大气层中,南北冷暖气流和垂直上层下层冷暖气流交换减弱,导致欧洲和亚洲出现历史最高气温。日本是世界上地震活动最多的国家之一,日本地震活动强度明显与太阳活动有对应关系。2011年日本9级地震孕育活动时期,日本西部至从哈萨克斯坦至我国东北一线,南至阿拉伯海至菲律宾以东洋面上空出现无云区,无云区周围才有浓密云系和气旋云系活动,副热带高压区域的无云区域大,这种异常的云图特征反映出地球要大爆发脾气的表情;如果卫星气象云图显示日本周围大面积海洋上空,均匀平铺一层薄薄的云层,这是平稳的多云天气特征,既没有雨雪出现又没有大风出现,也没有气旋云系和副热带高压无云区出现见,反映这个区域地震活动很少。
1972年和1978年夏季我国及周围邻国地震活动非常弱,长期没有下雨天气、雷雨天气和台风天气出现,全国旱情非常严重,城乡老百姓吹水都非常短缺,农民天天盼望老天爷下雨,可是气象台天天都是预报多云,农民在早上,看看天上的云系有没有变化,天天都是均匀平铺一层薄薄的云层,气温不冷也不热,只有3级左右微风。
(1)非常平稳的多云天气变化特征反映每天太阳平稳的供给地球大气层运动能量的过程特征;这就是气象学理论,希望设定的各种地球物理活动平稳的环境下,地球大气层接收太阳辐射而出现的大气平稳运动的物理状态,这样大气运动为稳常态运动(2)有浓密的雨雪云系、气旋云系活动,副热带高压异常活动、相对长时间高气压和低气压活动,这种异常的云图特征反映出地球要大爆发脾气(地震孕育活动和火山孕育活动)的表情,这些天气变化特征反映出地球内部物质活动产生的能量供给地球大气层异常运动的物理过程特征;在各种地球物理活动异常的环境下,地球大气发生异常或者激烈运动,导致出现丰富多彩天气变化特征,称为大气动异常运动的物理状态,这样大气运动为动异态运动。
实际上地球大气层中同时存在大气稳常态运动和动异常运动两种运动,如果在一个区域上空经常交替大气稳常态运动或动异常运动,一个区域出现风调雨顺的气候;如果其中一种大气运动状态长期在区域上空出现,就会灾害性天气。地球内部物质活动产生的能量供给地球大气层异常运动的物理过程,是地震学家和自然灾害学家长期搞不清楚的,只要有强烈地震活动就伴随着导致周围区域气象灾害等多种灾害出现的真实的物理原因;气象学家长期搞不清楚的天气突然异常变化的外强迫因子是什么,就是地球内部物质活动产生的能量间断地供给地球大气层异常运动。
太阳辐射可分为低能辐射(可见光和红外线等)和高能辐射(高能质子、中子、电子、中微子等)。低能辐射主要给地球表面的大气运动,海洋水流、生物活动等提供能量;高能粒子给地球内部物质活动提供能量和信息,达到调控地球演化的目的。高能粒子中不同成份和不同能量级的高能粒子,可能对地球不同层物质或物质系统产生作用,导致太阳强烈活动后地球上出现多种复杂的地球物理现象;太阳活动增加的能量经过激发地球内部物质活动强度的区域(地震、火山经常活动区域和大气系统活动对应体)的核物质活动放大后,又连锁作用于大气对流层,导致对流层出现动异态大气运动。
徐群和金龙研究认为:太阳活动和西北太平洋副热带高压活动强度、西伸点经度和纬度和北界都存在显著11年振荡;近500年树木年轮的宽度也有11年周期[25]。 太阳质子大耀斑后西太平洋副热带高压的强度明显增强,并北移西伸[26]。西北太平洋区域沿岸及周围地震活动对西北太平洋副热带高压影响很大,1993年这个区域发生7级以上地震7次,1994年这个区域发生7级以上地震9次,1995年这个区域发生7级以上地震15次,1996这个区域发生7级以上地震9次。1993—1996年副高活动异常偏强,历史未见,我国南方降水偏少,北方降水偏多。1997年夏季这个区域地震活动异常平静,西北太平洋副热带高压活动极弱长期缩在太平洋上空,历史罕见,我国南方风调雨顺,北方干旱。1998年夏季西北太平洋副热带高压活动较弱,主要在江南华南活动,长江中上游发生特大洪水,闽江流域发生大洪水,长江下游降水偏少,浙江出现空梅,发生干旱。1999年至2000年由于和日本地震活动很弱,导致夏季西北太平洋副热带高压活动较弱,长江中上游连续4年出现较大洪水,江淮之间连续4年出现旱情,我国北方连续多年出现大旱。
地震孕育时期,副热带高压活动强度明显增强,并北移和西伸;地震发生前几天,副热带高活动强度明显减弱,地震发生以后,副热带高压活动强度继续减弱,发生东退南移。太阳活动对西北太平洋副热带高压活动强度、西伸点经度、纬度和北界都存在显著影响。因为太阳活动和地震活动,影响西北太平洋副热带高压活动强度的强弱变化是一样的,所以作者认为:太阳活动和地震活动的物理过程是一样的,只是物理活动强度大小的差异。
现代气象学理论认为:地球大气层北纬30°N上空气体物质堆积并下沉,使大气低层产生一个高压带,称为副热带高压带。作者认为:大气层中这种气体物质堆积系统与太阳活动和地震活动之间是什么关系,太阳耀斑活动后,对副热带高压带产生影响的,不是直接对副热带高压带产生影响的,而是通过大气层下面的地幔中天气系统对应体对副热带高压带产生影响的;地震活动也是从地壳下面地幔中,影响西北太平洋副热带高压活动。目前气象学家还是不知道太阳活动影响西北太平洋副热带高压活动强度的强弱变化的真实物理过程。 现代地震学理论认为:地球板块运动挤压,造成地壳破裂,发生地震。这种地震孕育活动的物理过程和机制,是不能解释地震孕育活动过程中,出现很多种异常的物理现象,长期实践充分证明,这种理论不能解决地震预测预报科学难题;这种理论不能解释地震孕育活动与副热带高压活动强度的强弱变化的物理过程。
根据前面对太阳活动、地震活动、天气异常变化和副热带高压异常变化的分析研究,作者认为:地球内部上地幔中,存在着副热带高压活动的对应体,对应体内部物质系统随着太阳南北位置变化、太阳耀斑活动和邻近地震活动,也发生强弱变化,同时调控副热带高压强弱变化和位置移动。
北(南)半球,大气中水平气流呈逆(顺)时针旋转的大型涡旋,由四周向中心辐射,北半球逆时针,南半球顺时针。在同高度上,气旋中心的气压比四周低,又称低压。在北半球,反气旋区气流自中心向外作顺时针方向旋转,南半球作逆时针方向旋转。在天气图中,反气旋是等压线呈闭合、气压值自中心向外递减的高压区,故又称高压。西南涡、西北涡、高原涡对中国东部广大地区降水都有很大影响,东北冷涡、华北冷涡对中国华北和东北地区降水都有很大影响。高原低涡不仅影响高原内部,当其移出高原后对中国东部地区的天气也有很大影响。专家对高原低涡东移出高原的大尺度条件和东移出高原后不消失而东移、发展的原因还不清楚[27]。
作者认为:地球表面大气层主要是地球内部物质活动产生的气体输送到地球表面附近区域,又是在地球引力控制下形成的;只要某些区域下面上地幔中核物质活动强度增大、温度升高、密度减小,导致这个区域上面的表面引力减小,大气发生上升运动;只要某些区域下面上地幔中核物质活动强度减弱、温度减小、密度增大,导致这个区域上面的表面引力增大,大气发生下沉运动。低涡气旋(低气压)(上升气流逆时针方向旋转)是上地幔引力减小造成气体发生上升运动;北半球寒流、冷高压和副热带高压的反气旋(下降气流顺时针方向旋转)是上地幔引力增加造成气体发生下沉运动的。
地球大气运动的能量来源有两个:太阳辐射能量和地球内部物质活动输送到地球大气层的热能、引力能量和电磁辐射等能量。
太阳辐射能量主要供应大气层平稳运动需要的能量,大气层平稳运动为稳常态大气运动,表现为平稳多云天气特征;地球内部物质活动输送的能量主要供应大气层激烈对流运动需要的能量,大气层激烈对流运动为动异态大气运动,表现为气旋活动、副热带高压活动和高低气压变化活动,导致的雨雪天气、雷暴天气、异常高温天气、异常低温、台风气旋和冷涡气旋等激烈异常天气特征。太阳辐射粒子中的高能粒子和太阳活动产生强高能粒子,促进地球内部地幔活动区域的物质活动和副热带高压活动的对应体活动的加强,增加了地球内部输送到大气层中的能量和水汽。地球对流层中同时存在着稳常态大气运动和动异态大气运动,有的区域常年以常态大气运动为主,有的区域常年交替出现稳常态大气运动和动异态大气运动,经常出现天气和气候突变。地球内部活动区域的物质活动和副热带高压活动的对应体活动,是气象学家寻找多年的神秘的引起大气环流突变的外强迫因子。
每年东南亚地震场有什么样的活动特征,我国就出现对应的异常天气气候特征,造成我国常年交替出现稳常态大气运动和动异态大气运动,出现多种气象灾害并发的特征。这可能是气象和气候学家长期不能高成功率地作出长期天气预测预报的原因,导致我国气象、气候和水文学家只能以经验作长期天气(气候)预测预报,至今未找到真实的有稳定效果的长期天气(气候)预测预报的主要物理前兆。
中国四季降水情况有两种:西太平洋副热带高压进入我国上空活动,引起不同区域降水变化情况的预测预报;西太平洋副热带高压没有进入我国上空活动,主要是我国西部及周围邻国地震活动引起低涡云带活动并且东移,出现不同区域降水发布的预测预报。
公式说明:Ld表示副热带高压边缘云带的降水量;Wf表示副热带高压边缘云带锋面的基础降水量40毫米;Jf表示副热带高压边缘云带锋面的降水强度(用在我国中、东部+周围+日本周围的区域孕育地震震级和的平均数);冬春季节,周围有4级左右地震活动,雨带主要在华南附近上空活动;周围有7级左右地震活动,雨带主要在长江中下游附近上空活动;夏季至初秋季,周围有6-7.5级和日本6-8级地震活动,雨带主要在黄河流域、华北和东北附近上空活动;夏季至初秋季,周围和日本的地震活动少而弱,副热带高压已经东退到我国中东部及附近海面区域上空,雨带主要在我国中东部及附近海面区域上空活动;Wt表示台风低涡基础降水量50毫米;Jt表示台风级数;W1-n表示进入副热带高压边缘云带锋面的低涡(新疆和青藏高原冷湿低涡、云南和缅甸暖湿低涡和云带锋面区域低涡)降水量40毫米;J1-n表示低涡强度(用引起发生低涡的地震的震级数);BL表示副热带高压边缘北部云带的降水量;NL表示副热带高压边缘南部云带的降水量;{bn 表示副热带高压边缘南北云带西伸点的纬度和经度变化状态,分别两条雨带单独计算降水量。
冬、春、夏、初秋季,云南、缅甸、青藏高原东部、四川和甘南部及附近区域,1-3月4-8级地震活动,容易引起西太平洋副热带高压和雨带西伸到震中附近上空;当南北云带西伸点的纬度和经度相同时,副热带高压边缘云带变成一条纬向云带,在这个时段,副热带高压已经到达青藏高原东部附近区域上空;当南北云带西伸点到达四川和云南东部附近上空活动时,在我国中东部上空区段降雨量大,副热带高压边缘云带变成南北两条云带;当南北云带西伸点的经度相同时,在我国中东部上空区段的副热带高压边缘形成南北两条云带变成一条经向云带,这个时段副热带高压已经东退到我国中东部及附近海面区域上空;当南北云带西伸点的纬度不同、经度相同时,这个时段副热带高压既西伸又南退到华南附近区域上空,副热带高压边缘北云带随着我国中西部地震活动南北区域变大变成一条很宽大的纬向云带(1954年夏季洪水和2008年初春季特大雪灾,都出现宽大的纬向云带)。
可以应用公式(1),在冬、春、夏、秋四季中,周围和日本的地震活动比较很弱,副热带高压在我国东部及附近海面区域上空活动时,副热带高压边缘云带就不能进入我国中东部;只要在我国中西部附近及邻国有3—8级地震活动,震中附近区域上空就会多次出现低涡活动,并且随着西风带东移到我国上空,低涡经过区域上空会出现小到中雨天气;地震活动的时间越长、震级越大,在我国上空就会出现中到大雨和冰雪天气越多。
可以应用公式(1),夏季至初秋季,周围有6—7.5级和日本5-8级地震活动,云南、缅甸、青藏高原东部、四川和甘南部及附近区域,有5—7.8级地震活动时间越长,引起西太平洋副热带高压和雨带西伸点到达,震中附近上空活动,在我国中东部上空就会出现极端干旱高温天气,地震活动时间越长,持续极端干旱高温天气时间越长。
可以应用公式(1),在冬、春、夏、秋四季中,只要在那个季节我国和周围附近邻国区域,地震活动很弱或者没有地震活动,我国就会出现较大面积干旱;如果在冬、春、夏、秋四季中,我国和周围附近邻国区域都没有地震活动,我国上空形成降水天气系统很少很弱,全年我国就会出现大面积长时间干旱。只要那个区域有地震活动,在震中附近区域或者地震活动产生低涡或云带经过的区域时,就会有可能雨雪天气出现。
中国夏季是特大暴雨多发季节,经常出现突发性特大暴雨灾害性天气。2012年7月21-22日北京发生突发性特大暴雨,最大降水量出现在房山的河北镇(水文站),日降水量达460 mm,北京暴雨为近61年最强。1975年夏季河南突发性特大暴雨,驻马店地区就已经普降暴雨,;1975年8月4—8日,暴雨中心最大过程雨量达1631毫米,8月5—7日3天的最大降雨量为1605毫米[3]等。现代天气预测预报方法不能解决天气预测预报科学难题。多年来,作者对中国多地突发性特大暴雨区域的周围的地球物理环境和天气系统变化情况进行研究发现:在突发性特大暴雨发生区域,前1—100天,这个区域周围50—400平方公里有多次2以上地震活动,只要西太平洋副热带高压边缘云带锋面容易进入这个区域上空时,就会在这个区域上空出现多个大小不同的低涡云团活动,如果同时有西北低涡、西南低涡和台风气旋云团再进入这个区域上空,就会出现1000毫米左右极特大暴雨。
公式说明:LB 表示副热带高压边缘云带的降水量;Wf 表示副热带高压边缘云带锋面的基础降水量40毫米;Jf 表示副热带高压边缘云带锋面的降水强度(用在我国中东部+周围+日本周围的区域孕育地震的震级和的平均数);WT 表示台风低涡基础降水量50毫。