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。     

我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究 (Ⅰ):主要研究成果

北方干旱化是我国最为严重的生存环境问题之一。20世纪90年代以来,与干旱化相联系的灾害造成的直接经济损失每年都在1 000亿元以上。它已经成为东北商品粮基地发展和华北能源基地建设以及实施“西部大开发”和振兴东北老工业基地战略的一个主要障碍。国家重点基础研究发展计划（973计划）“我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究”（G1999043400）以全球变化科学的理论为指导,实施对水、土、气、生组成的生存环境系统的综合集成研究,从季风环境系统的整体变异的角度揭示干旱化形成的机理,并为干旱化发展趋势的预测、影响评估和对策建议提供科学依据。项目实施5年来,在完成国家目标需求和重大基础科学研究两个方面取得了显著成果;主要介绍了该项目的主要研究内容及代表性成果。     

火山遥感及其在全球气候变化中的作用

有关火山遥感的文献大多牵涉到一些基本的形态学特性，这对于火山的喷发预警和探察地热柱和岩浆流是适合的，本文的目的则是要强调与火山在全球气候变化中的作用相关的一些物理过程，特别在地球放气中必须要估计火山的实际时变作用，我们可以从过去得到一些相关信息以便考虑通过现在的卫星应监测哪些项目。     

基于多源资料的高原低涡源地研究

高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统,是高原最重要的降水天气系统,少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”（简称年鉴）是高原低涡研究的主要参考资料之一,但受到高原西部地区探空观测站点分布不足的影响,年鉴难以监测发源于高原西部的低涡。为了进一步提高对高原低涡源地的科学认识,本研究首先分析了影响高原低涡发生发展的环流在高原东西部地区的差异,结果表明高原西部地区的环流背景更有利于高原低涡形成。再利用2005～2019年暖季（5～9月）风云-2地球静止卫星观测的云迹风和黑体亮温资料对年鉴低涡进行重分析,表明年鉴中大部分的高原低涡可以溯源至高原西部地区。最后分析了在高原西部的3个新探空站（狮泉河、改则和申扎）建立前后年鉴中高原低涡源地的差异,发现增加的探空资料使位于高原西部的低涡源地大幅度增加。综合多源资料的结果,我们认为大多数高原低涡起源于高原西部,年鉴的结论可能源于高原西部的探空站不足的影响。本研究确认了再分析资料在高原低涡研究中的可用性和有效性,强调了卫星观测资料在高原天气系统研究中的重要性和进一步增强高原地区气象观测的迫切性。     

大冰期成因的大气热机效率变化说

在地球史上 ,大冰期总与强造山运动相连 .由此提出了一种解释 ,其作用链如下 :强造山运动→地表大起大伏→大地形隆起达到一定的临界尺度 ,形成高效大气环流系统 (高原季风 )→全球热机效率增大→大气动能增加→行星西风增强 (以大地形呈准东西向为前提 )→极赤温差加大 (热成风原理约束 )→极地和高纬大降温→形成大冰期 .     

近50年中国北方土壤湿度的区域演变特征

利用中国100E以东139站1951～1999年逐月反演的土壤湿度资料(0cm～100cm,共11层),重点分析了中国东北、华北和西北东部三个地区的土壤湿度在年际一年代际时间尺度上的演变特征.研究表明:不同层次上土壤湿度的变化特征有很好的一致性.华北地区在20世纪60年代末到70年代末为显著偏湿的阶段,之后发生突变直到90年代末土壤湿度持续降低并以90年代中后期为甚.东北区在70年代前后为一显著的干旱时段,此后土壤湿度有所恢复,但90年代以来该区的土壤湿度仍然较低.值得注意的是,华北夏季土壤湿度自80年代以来并未有明显的下降.另外,北方地区土壤在秋季普遍存在干化趋势,其中以东北地区最为显著.本文还分析了土壤湿度演变趋势的地理分布特征.     

从地-气温差的长期变化检测中国北部土壤荒漠化

通过研究对比中国北方地区(35°N以北,100°E以东)1956～2000年间496个台站的观测气温(Ta)和0 cm地温(Ts)的变化特征,使用Ta-Ts的距平值建立了一个土壤荒漠化指标.研究表明:1956～2000年的45年间,土壤荒漠化最为严重的是我国西北东部(35°～45°N,100°～110°E),这一地区的土壤荒漠化从20世纪70年代开始逐步加剧,进入80年代以后呈现显著的恶化趋势;东北地区(45°～52°N,120°～135°E)春季从20世纪90年代以后也出现了微弱的荒漠化倾向;尽管华北地区(35°～45°N,110°～120°E)的夏季降水明显减少,但是并没有发现这一地区土壤植被的恶化趋势.在年际变动尺度上,土壤荒漠化指数与降水变化有着良好的对应关系,说明降水仍是影响我国北方土壤状况的主要因素.在西北东部的夏季和华北地区的春夏两季,土壤荒漠化指数与归一化土壤植被指数(NDⅥ)的良好关系进一步表明使用Ta-Ts作为土壤荒漠化指数的可行性.     

中国大陆强震月季预测三步法和2010年实际预测检查

本文提出了强震成因的外核对流上升体顶托说,根据强震前时纬残差的大振幅摆动的观测结果,在一些假定之下,可估算得到外核上升流的速度可达到100 m/s,比板块运动要快8个量级,它可能是整个地球内部最快的一种运动,是震、旱、涝等天灾的肇因.强震三要素预测的先后顺序是:震级、震中、和发生月季.2010年两次强震预测的三要素有1～2项预测准确,看来此强震预测三步法可以继续试验.     

全球各类旱区的成因分析

利用NCEP再分析降水资料划出了三类旱区:A、副热带旱区;B、亚洲内陆旱区;C、其他小块旱区。分析了各旱区的成因。研究表明:①高原夏季风与其北面的行星西风之间的反气旋切变是亚洲旱区形成的更重要的原因; ②大陆热低压西边的"高纬风"使对流层中、下层出现下沉辐散气流,是副热带旱区干旱的根本原因; ③低纬旱区的成因主要是冷洋流和上涌流。     

秋冬季大气混合污染对南京地区地表微气象学特征的影响分析——以2018年为例

利用江苏南京长三角大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站（SORPES）的多要素集成观测数据，分析了2018年11月27日至12月3日期间在远距离沙尘输送和本地人为排放的综合影响下，大气混合污染对该地区地表微气象要素及能量平衡特征的影响。在此基础上，利用合成分析对比了南京地区秋冬季不同污染状况下地表气象要素和能量分配的响应特征。结果表明，污染天的日间气温比清洁天下降约1℃，而夜间气温升高达2℃。污染天向下/向上短波辐射通量减少的幅度高达清洁天同比的48.8%和55.2%，而夜间向下/向上长波辐射通量增幅则达到清洁天的15%和5.1%。清洁天日间净辐射较污染天高出45.6%，日间地表感热通量较污染天高出75.5%，而地表潜热通量的差异相对较小。污染天夜间平均波文比大于清洁天，表明夜间感热交换更强烈。该研究有助于深入认识长三角城市群区不同来源、不同性质的大气污染物对地表能量平衡和局地气象要素的影响过程和机制，为城市群区空气污染与气象条件的相互作用以及空气质量预报和相应的防治对策提供科学依据。