应用“地气图”预测西北旱涝的初步研究

利用我国141个测站1980～2000年逐月3．2m地温资料和160个测站1961～2000年逐月降水资料，用“地气图”方法对西北区内“地热涡”的分布特征进行详细分析。结果表明，西北区“地热涡”平均水平尺度为560km，每个“地热涡”平均持续时间约4．3个月，而且多雨区与“地热涡”，少雨区与“地冷涡”有很好的对应关系。此结果支持文献[1]、[2]提出的地气耦合的概念模式。     

利用地热异常定性预测年度降水之方法

将“地气图”方法引入年度降水的定性预测中,在分析了1955－1996年共42a的气修资料及地球自转速度的变化与同期地热涡族轴线走向之间的关系后,发现地热族轴线与我国东部雨带的走向基本一致,且多（少）雨带轴线与地热（冷）涡族轴线基本相合,即轴线呈南北向时,雨带亦呈南北向,反之亦然。在地球自转的减慢年,雨带往往呈南北向。     

河北省廊坊地区暴雨预报的地气学方法

利用1981 2011年发生在中国及周边地区4级以上地震资料和廊坊地区降水资料,首先分析了落在廊坊地区境内的地震"拍涡"和河北省境内4级以上地震引发的"震源涡"对廊坊地区降水的影响,然后进一步统计分析了由于地热涡产生和活动引起的地温场分布、变化与暴雨天气产生和落区分布关系,最后对2011年廊坊地区降水与暴雨个例进行了检验分析。结果表明,由4级以上地震引发的落在廊坊地区境内的地震"拍涡"及河北省境内4级以上地震相伴的"震源涡"可导致廊坊地区降水异常和偏多;一年中由于地震频发落在廊坊地区境内形成的多个地震"拍涡",其存在可以导致廊坊地区数月降水的异常和偏多。从地气学的角度分析,影响廊坊地区多雨和暴雨的主要地气系统是地震"拍涡"和"震源涡"。通过对2011年廊坊地区降水及暴雨个例的分析表明,掌握地下中强震活动信息,充分利用地热涡形成引起的地温场变化以及地热涡最强点("超能值")的分布,结合天气影响系统的诱发,对暴雨及其落区预报具有非常重要的预报参考价值。     

“地气图”方法用于省级旱涝预测的实践

简要介绍用“地气图”方法进行降水预测的基本思路,总结此方法的预报实践,指出省级尺度旱涝预测需要解决的几个关键问题,强调除加密观测外,上游地热涡增强的能量频散作用是下游地热涡发展的重要原因     

夏季青藏高原低值系统与地气温差及我国降水的联系

基于青藏高原低涡和切变线（简称高原低值系统）年鉴、国家气象站地面观测资料及ERA-Interim再分析资料,分析了高原低值系统多、少发年夏季高原地气温差变化的差异及其对我国降水的影响。结果表明:（1）高原夏季地气温差对高原低值系统的发生和移动有明显的影响。在低值系统频发区,多发年的地气温差明显比少发年高。（2）我国西部的青藏高原中部、东北部及西南地区在多发年降水偏多,高原南部和东南部则在少发年降水偏多;我国东部地区,多、少发年降水差异自南至北呈“+”、“?”、“+”、“?”、“+”的差值带分布特征,即华南、江淮流域、华北和东北地区降水在多发年偏多,江南地区和黄淮流域降水则在少发年偏多。（3）高原低值系统多、少发年夏季对流层的环流系统及相应垂直速度、水汽输送变化有明显差异,并影响青藏高原和我国降水的变化。在高原地区,多、少发年之间环流的差异是受高原东部和南部的气流辐合（辐散）场、相应的垂直运动差值上升（下沉）、水汽输送辐合（辐散）区域变化的影响;在东部地区,则是受南海到华南、长江流域、华北到东北为气旋（反气旋）环流系统及其间辐合（辐散）带变化的影响。      

用冬季地气图预测河套地区春夏旱涝的初步方法

分析了河套地区9个测站1954-2005年春季(3~5月)和夏季(6~8月)降水距平百分率及对应的冬季地气形势,经对比分析地气形势可分为5种类型:(1)大涡型,(2)小涡型,(3)河套处于地热涡或地冷涡的东(西)边缘(东西相反型),(4)河套处于地热(冷)涡的南(北)边缘(南北相反型),(5)地气系统尺度很小(系统零乱型)。分析发现:“大涡型”最为稳定,河套春、夏季降水也是稳定的多或少(对大地热或冷涡);“小涡型”的稳定性不如大涡,但做夏季预测时可参考大涡型;“东西相反型”意味着河套地区在地热涡和地冷涡之间,可预测河套地区春夏季降水将是正常;当出现“南北相反”或“系统零乱”型时,预报准确率较低。     

黄河龙头水库多水月(季)预测的地气图方法

利用黄河龙头水库流量控制站——唐乃亥水文站1956年以来逐月流量资料和东亚地震资料及黄河产流区久治气象站1975年以来逐月3.2m地温资料,研究了唐乃亥多水期(流量正距平)的成因及其预报。发现东亚6.5级以上强震形成的地热涡经过黄河源区是唐乃亥多水的原因,具体可分为(1)上游强震涡东移;(2)南北地震带中段强震涡北移;(3)西北太平洋强震涡西退;(4)北方强震的"拍频"作用引发地热涡生成。另外,久治站3.2m地温的增暖过程可作为唐乃亥流量增加的指标。     

旱灾的地气环流形势分类

旱灾与地气环流有很好的相关, 根据对近50多年旱灾成因的普查, 可将形成旱灾的地气环流形势分成4类： (1)大地冷涡; (2)月（季）际地温的大片负变温区; (3)大震前的大旱（旱震关系）; (4)强震地热涡出现之后的地冷涡区。研究发现, 大地冷涡因其波长较长, 故移动缓慢, 造成的干旱一般均较严重。T′32的月际负变温区一般是表示该地区地下热活动减弱, 故可预测下月将少雨; T′32的季际负变温区, 同理也可预测下季将少雨。强地震对正常地热活动是一个强干扰, 我国的大旱大涝几乎均与强地震有关。     

1980～1994年台湾海峡两岸的地热涡与降水季度预报初探

利用１９８０～１９９４年大陆３．２ｍ深度和台湾３．０ｍ深度的地温资料,分析了１５ａ来的逐季地气图,统计了台湾海峡两岸的地热涡活动,发现平均每季有１个地热涡活动,其水平尺度比大陆内部的地热涡要小,生命史也要短,进入台湾地区的地热涡绝大多数是从西方和北方进入,其移动速度比大陆内部的要快得多。９０％以上的地热涡在同期有多雨区与其对应,热涡中心与多雨中心相距在１００ｋｍ以内者占６８％。最后给出了一个季度降水的定性预测方案,其步骤为：预报地热涡的中心位置、强度和水平尺度;推算降水正距平区的水平尺度、中心位置和强度;根据本区发生的地震等情况进行预报订正。     

地温突升与短期气候变化初探

利用我国各气象站1954—1985年的地温资料,分析发现3.2m深度的地温有“突然升高”现象,其中大部分不能用地表层的变化来解释。当“地热异常型”的地温突升呈大范围(大于10~3km)群发性时,会使该区域当年降水量明显增多;当“地热异常”呈“孤点”爆发时,不会使该地降水机率增加,但当降水发生时可以增加降水量。     

地气图预测全国月降水的实践总结

根据地热涡的移动规律和地热释放的持续性,我们设计了两种月降水的预测方法:(1)外推法,依据过去2~3个月地热涡和多雨区的移向、移速,外推下个月多雨区的位置;(2)"正多负少"规则,利用地热释放的持续性,对3.2 m地温月际变温为正的地区,预测下月多雨,月际变温为负的地区预测下月少雨("正多负少"规则)。此规则的历史拟合率约为65%。指出了5种不符合"正多负少"规则的情形及其可能原因。利用上述2种方法,从2005年9月开始进行全国降水预测试验,按全国统一评分方法,2年多来平均得分为67.5分,2007年12个月的平均得到70.5分。     

2003年下半年的天灾预测和结果检验

制约我国天灾（旱、涝、震）活动的地热涡列共有4条,本文首先介绍了2003年上半年4条地热涡列的活动特征,然后根据其演变趋势预测了下半年我国将可能发生的天灾。从预测结果看,降水和洪灾预测较好,地震预测仍然不行。文中对地震预测应走的路提出了看法。     

2009年1月-2010年4月我国地气系统的演变分析

利用2009年1月-2010年4月地震、3.2m地温、降水场资料对该时段地气系统的演变特征进行了分析,解释了其气候变化原因,并初步估计2010年全国汛期降水形势。结果表明,强震是破坏＂正多负少规则＂的重要因素,震前的孕震三步曲、震后两强震连线中点的拍频涡及强震后准半年周期性干旱共同组成了影响2009年气候异常的控制系统...     

宁夏初冬一次大暴雪天气过程成因分析

在分析了大气环流及其诸层物理量场特征基础上,结合逐时卫星云图资料对2002年10月17日～18日宁夏固原一次大暴雪天气过程成因进行了探讨,发现此次暴雪中低层存在着较明显的三股气流的共同作用,指出低涡及暖式切变线是本次过程重要的天气影响系统,降水水汽主要来自于低层输入,同时分析还表明宁夏冬半年的强降水也具有的中小尺度特征。     

“神舟七号”飞船主着陆场区强对流天气的大尺度环流特征

利用NCEP 1°×1°再分析资料,研究2008年8—9月内蒙主着陆场区强对流天气形成的气候背景和大尺度环流特征,结果表明：前期赤道西太平洋海表温度、欧亚和青藏高原积雪与河套以北地区降水关系密切。极涡中心8月位于东半球、9月位于西半球,是场区前期降水偏多和后期气温偏高的原因之一。欧亚经、纬向环流的偏强,有利于南北方冷暖空气的交汇。副高异常偏强偏西及活跃的印缅槽为场区提供了充沛的水汽和强对流天气必要的扰动能量。中低层偏南风距平和偏北风距平在淮河以北地区汇合与长时间维持,是场区降水异常和强对流偏多的主要原因。     

一次初春东北冷涡的结构特征及其降水成因

利用ERA-Interim逐日再分析资料及中国753站逐日降水资料,对2008年3月23—28日的东北冷涡天气过程进行诊断分析,并探讨了冷涡降水的主要影响因子。结果表明：1）与夏季冷涡过程不同,此次初春冷涡过程高层环流场由经向环流向纬向环流转变;冷涡发展初期,经向环流的建立使得冷涡向南移动,而成熟阶段冷涡后部的低槽引导冷空气向冷涡输送,导致了冷涡环流的维持。2）亚欧大陆上空强阻塞形势的发展是初春东北冷涡形成的关键因子;乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压分别受到前期北大西洋和热带太平洋海温异常的调控,为冷涡向南发展维持提供了有利的环流背景,并影响了高低空急流的配置,有利于冷涡降水的形成。3）涡度场和温度场的高低空配置使得东北冷涡发展成深厚的环流系统,干侵入对冷涡的形成和维持同样有重要作用。冷涡环流的发展为东北地区降水提供了有利的水汽和垂直运动条件,冷暖平流交汇引起的锋面过程则促进大范围降水的形成。     

A laboratory model of dust devil vortices

The results of a laboratory investigation of the dust devil vortex are presented. Vortex velocity and temperature profiles were measured for various initial conditiions of boundary heat input and outer flow swirl. Three different categories of core structure were observed depending on the amount of axial flow force and circulation strength produced in the experiment and dust devil models are constructed based on the measured mean behavior of each core category.