极端异常天气特大暴雨、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
魏宏儒
安徽省来安县植物病虫害防治研究所重大自然灾害综合预测预报研究室
摘要：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
引言
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。
1. 重大极端异常天气气候事件的分析
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性交互作用可能导致了100 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。
表1.江淮流域夏季大涝大旱发生区域【1】与亚洲东南部地震【8】活动特征的关系表（省略）
《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。
[1] 丁一汇，我国短期气候预测业务系统[J]，气象， 2004,30(12):11-16
[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
[3] 赵振国 我国短期气候预测业务技术的发展，中国减灾[J],2012(6):45-46
[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):
[8] 中国地震信息网
1.1. 中国极端暴雨洪水事件
1.1.1. 1870年长江中上游域特大洪水
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真实写照[1]。
图1.1870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
图2. 1870年洪水淹没区域 引自：百度百科
表2. 1870年1—7月5.3-7.3级地震活动情况表（2-4级地震资料没有）（省略）
1.1.2. 1931年中国特大水灾
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月台湾只发生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8月日西藏北纬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，西藏、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，而西藏、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。
图3. 1931年4月地震活动与暴雨区叠加图
图4. 1931年5月地震活动与暴雨区叠加图
图5. 1931年6-7月地震活动与暴雨区叠加图
图6. 1931年8月地震活动与暴雨区叠加图
1.1.3. 1935年中国长江全流域特大洪水
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，津浦铁路被迫停运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】。
1935年中国长江全流域特大洪水区天气系统域图和地震活动叠加图，见图7。
图 7 1935年地震震中、低涡产生发展、副高摆动和极端暴雨雨带的叠加图
图8. 1954年夏季气象灾害、天气系统和地震活动的叠加图
1.1.4. 1954年长江全流域特大洪水
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】。
1.1.5. 1991 长江中下游暴雨形成的大洪水
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日台湾地震活动非常强烈，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、西藏、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。
图9. 1991年江淮大洪水区域图和附近地震活动叠加图
1991年5月18-20日西藏发生4.4-4.6级地震3次[1]， 6月3日湖南西部发生4.3级地震[1]，6月19日湖北西北部发生3.2级地震，梅雨集中期为6月2—19日；江苏省扬州市第一段梅雨自5月20日至6月19日连续阴雨27天，雨量200—430毫米，相当于常年同期雨量的4-5倍，特别是6月12日至14日，大范围、高强度的大暴雨，其中六次大暴雨，一次特大暴雨。6月17—18日西藏发生4.5—5.2级地震2次以后，6月16—24日台湾和日本地震活动非常弱，云南、四川、西藏、青海及邻国区域没有地震活动，江淮流域第一段梅雨结束。以后又南退到北纬27.5度以南地区，在北纬22.5—25度形成100毫米以上的强雨带[2]。
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。
1.1.6. 1998年长江全流域极端特大洪水
1998年长江特大洪水是包括长江、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。
图10.城市街道变成河道
图11. 1998年6-8月长江流域平均逐日降水量[3]蓝线、青藏地震是红线、缅、云、川地震是黄线
图12.1998年6月12-27日长江流域强降水图[3]
图13.1998年长江流域第二阶段降水量分布图[3]
图14.1998年长江流域第四阶段降 水量分布图[3]计降水量分布图[3]
图15.1998年长江流域6-8月累
图16.1998年长江流域第三阶段降水量分布图[3]
图12. 1998年地震震中、低涡产生发展、副高摆动和极端暴雨雨带的叠加图
参考资料
[1] 中国地震信息网..
[2] 中国天气网.
[3] 百度图片，1998年长江洪水量图.
1.1.7. 1963年华北的暴雨
1963年山西昔阳8月上旬遭受一次特大洪灾。平定8月23日特大暴雨。全省暴雨洪水集中在东部山区，水灾成灾面积136.4万亩。1963年的暴雨，是20世纪中国最大的暴雨。8月2日至7日，内丘县獐么水文点测量，降雨2050毫米。这是个什么概念？当时当地平均年降雨量是500毫米，就是说四年的雨水集中在五天一下子倒下来了。河北省保定、石家庄、邢台、邯郸四个地区的本部山区，共降水570亿立方米，雨大而急，来不及渗漏排洪，产生302亿立方米的洪水，整个八百里太行连成一个特大的瀑布。洪水横冲直撞，5个中型水库、100座小型水库垮坝，1000处河道决口。子牙河洪水流量每秒7.8万立方米【1】。
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】。
由于台湾和日本地震活动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日以后台湾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。
图13. 地震活动和1963年8月2-8日天气变化的叠加图
参考资料
[1] 百度百科，1963年海河特大洪水
[2] 地震信息网
[3] 三亿文库网
1.1.8. 1975年河南省驻马店的特大暴雨
1975年8月，在河南省驻马店等地区、1万多平方公里的土地上，共计60多个水库相继发生垮坝溃决，近60亿立方米的洪水肆意横流。1015万人受灾，超过2.6-23万人死亡，倒塌房屋524万间，冲走耕畜30万头。纵贯中国南北的京广线被冲毁102公里，中断行车16天，影响运输46天，直接经济损失近百亿元，成为世界最大最惨烈的水库垮坝惨剧[1]。
图14. 地震活动和1975年8月4-8日天气变化的叠加图
图15. 7503台风路径影响图[3] 图16 1975年8月4—8日河南降水图[3]
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。
1.1.9. 2021年7月河南省的特大暴雨
不但累计雨量大、极端性强，持续时间已有6天之久，为何强降雨“赖”在河南不走？河南强降雨造成全省103个县（市、区）877个乡镇300.4万人受灾，因灾死亡33人，失踪8人。全省已紧急避险转移37.6万人，紧急转移安置25.6万人，农作物受灾面积215.2千公顷，直接经济损失12.2亿元。暴雨事件是多尺度天气系统和宏微观物理过程相互作用的结果，在全球大气科学研究领域是热点也是难点问题。此次特大暴雨引发了全社会的广泛关注，尤其令人疑惑的是为什么河南历史上发生了多次极端降水事件，是否有什么“河南规律”？此次河南特大暴雨过程，还是中国其他地区的极端性暴雨天气，要详尽研究其发生原因都需要持久攻关。
新中国建国以后，河南历史上曾出现过“63·8”“75·8”“82·8”“96·8”“7·19”5次全省性强降雨过程，其中最著名的当属“75·8”暴雨数据显示，本次“7·20”暴雨过程河南全省累计雨量最大值、1小时最大降水量及日雨量都突破极值，均大于上述5次过程。其中，日最大降水量和6小时最大降水量仅次于“75·8”过程。河南省气象台副台长苏爱芳介绍，按照河南省区域性暴雨过程气象强度评估规范，综合考虑持续天数、过程范围、最大日降水量等指标，此次暴雨过程强度达特强等级。
为什么河南总出现历史降雨极值？中央气象台首席预报员陈涛告诉《中国科学报》：“虽然河南历史几次暴雨事件都出现了超极值的强降水过程，但并不能说河南易发这种极端性天气。”他表示，极端天气事件的出现，是大气环流上异常因素的结果，每年都会发生。“河南历史上的5次强降雨过程是间隔多年或十几年才出现一回，没有特定的规律可循。”
河南并非暴雨、大暴雨、特大暴雨的多发地，此次河南降雨的极值强度，实属“前所未见”。对此，陈涛表示：“我们还未完全认识极端天气事件发生发展的科学规律，后续将继续针对极端天气发生发展的机制做进一步分析和研究。”
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。
图30.2021年3-7月23日河南、四川（7月）和西藏（7月21日）地震震中叠加图
分析河南省强特大暴雨出现的原因和过程
解释这次河南省上空暴雨出现与地震活动的物理关系，已经超出地震学和气象学的基础理论的框架。在4月可以根据河南地震活动情况，可以做出50%河南夏季要发生特大暴雨天气的预测预报，在6至7初再根据副热带高压的强度变化情况和云南、四川和青藏高原3以上地震活动情况，能够做出80%的河南夏季要发生特大暴雨天气的预测预报。
2021年8月，河南西部强降雨只有100至250毫米，陕西南部、四川盆地至长江中游地区降雨过程多，降雨量较常年同期偏多5成至1倍，川中、川东部分地区超过500mm，局部地区超过1000mm。年降水量1000毫米（原因四川东南部泸州孕育6级地震），几乎相当于北京两年的降水量。
1975和2021年河南夏季特大暴雨大洪水发生的物理原因和机理及以后预测预报新方法:
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：
物理机理：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。
以后河南夏季长期预测预报特大暴雨的新方法是：
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
5-8月我国3—6.6级地震活动位置[1]在北纬40、35、30度三条线附近，见图31-34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。
图31.北纬40-30度地震活动带和三条的位置
图32.低涡、暖湿气流移动、切变线和副高云带叠加图
图33.大暴雨出现在三条地震活动带附近
图34. 5-8月我国3-6.6级地震活动位置
2012年7月25—27日天津、河北、内蒙古东北部、东北地区北部出现大到暴雨[3]，其中，天津、河北东南部出现大暴雨；7月27-30日陕西北部、内蒙古中部和东部偏南地区、北京北部、河北北部、辽东半岛南部、黑龙江中南部、宁夏北部出现大到暴雨，其中河北东北部、辽东半岛南部、黑龙江西南部、宁夏北部出现大暴雨；7月31日至8月2日河南北部、华北东部、辽宁西南部出现暴雨到大暴雨；8月6—19日甘肃南部、宁夏南部、陕西南部、华北南部、山东半岛、四川盆地西部，8月30日至9月3日甘肃南部、宁夏、陕西、山西、京津地区、内蒙古东南部、河南中部、四川盆地北部和东部、重庆西部出现大到暴雨、其中陕西西南部、京津地区、河南中部、四川盆地北部和东部、重庆西南部出现大暴雨；这四次暴雨形成过程和7月21—22日京津冀地区的特大暴雨过程是相同的。
2013年夏频发预警，但狂风暴雨并没有来。有人质疑是不是预警过头了，北京防汛办总工程师刘洪伟表示，预报确实没有那么精准。刘洪伟表示，现在预警的精度和准确率限于目前天气预报的精确度，限于它的技术条件，确实与实际的降雨会有不符的情况，有12小时、6小时、3小时、2小时、1小时，预报越近越准确。
7月8日，主汛期还没有到来，敌人来袭的警报就在北京市拉响。“8日夜间到10日，本市连续有强降雨局地暴雨，建议错峰上下班(学)……”当天傍晚，北京的手机用户陆续接到这样一条短信。最终，7月9日这天，如临大敌的北京人民迎来了一场平均降水量不足10毫米的小雨。
1.2. 中国极端干旱高温事件
中国历史上特大旱灾区域
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）
1785，1835，1920，1943年为重干旱年 。
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。
1.2.1. 1972年有梅雨无雨发生全国性特大旱灾
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。
6月9日—8月30日期间，台湾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。
图35. 1972年全国性特大干旱和地震活动叠加图
表7.（水利网）1972年全国主要旱区降水量距平表[3]（省略）
参考资料
[1] 地震信息网
[2] 百度百科，旱灾
[3] 谭徐明，近500年我国特大旱灾的研究[J].防灾减灾工程学报，2003.23(2)
1.2.2 亚洲东南部地震活动时空特征和1978年特大干旱和空梅天气
1978年全国大部地区降水偏少，出现历史上少见的特大干旱，全国受旱面积60253万亩，其中减产3成以上的成灾面积26954万亩，受旱面积之大，时间之长，程度之重为建国以来所未有，以长江中下游地区旱情为甚。
1978年1—5月30日，日本地震活动很强，6月1日—8月30日期间，台湾和日本地震活动很弱，大陆地震活动间断、分散、少而弱，只是发生7次4—5.3级地震[1]。这种地震场活动特征，导致西太平洋副热带高压活动不能进入我国上空和西南暖湿气流不能进入我国上空，在我国出现全国性的历史上少见的特大干旱[2.3]见图36。
图36. 1978年全国性特大干旱和地震活动[1]叠加图
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大陆上空的强度弱（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：地震活动既给人类带来灾难，也给人类带来生存环境。
江淮地区夏季极端高温偏强
表8. 江淮地区夏季极端高温偏强的年份和地震频次（省略）
江淮地区夏季极端高温偏弱
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。
参考资料
[1] 百度科技
[2] 杨辉,李崇银.2005.2003年夏季中国江南异常高温的分析研究[J].气候与环境研究,2005,10(1):80-85,
[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
[4] 李纵横,李崇银,宋洁,谭言科,黎鑫.2015.1960-2011年江淮地区夏季极端高温日数的特征及成因分析[J].气候与环境研究,20(5):511-522)
[5] 地震信息网
1.2.3. 2003年我国发生极端高温和干旱天气
图37.2003年6-8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
图38. 2003年8-11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
温度异常高
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。
黄河中下游秋汛，８月下旬至９月上旬，西北东南部、华北南部、黄淮和湖北西北部、四川东部等地频繁出现强降水过程。降雨量较常年同期偏多１至２倍，黄河中下游部分地区偏多２倍以上。陕西、河南、山东、四川、湖北等地的部分地区遭受较重的暴雨洪涝灾害。陕西省渭河干流多次出现警戒流量以上洪水；汉江出现秋汛。９月下旬至１０月中旬前期，西北东部、华北南部、黄淮西部等地再次出现强降水过程；黄河中下游水位上涨，出现历史罕见的秋汛，江南严重伏秋连旱。
盛夏（7月-8月上旬），长江以南大部高温少雨，湖南南部、江西中南部、福建北部及浙江西南部不足50毫米，偏少8成以上，部分地区降水量为近40多年来同期的最小或次小值。
高温加速了旱情发展，旱区波及浙江、江西、湖南、福建、湖北、广东、广西、贵州、云南等地。农作物大面积受旱，部分地区人、畜饮水发生困难，一些城镇限量供水、供电，使人们正常的生产、生活受到较大影响。福建、浙江、湖南、江西出现了1971年以来最严重的伏旱，浙江东部和南部的旱情超过建国以来干旱最严重的1967年。
２００３年盛夏，南方地区，特别是江南和华南地区３５摄氏度以上高温日数为１９６１年以来最多，３８摄氏度以上高温日数也为１９６１年以来的极大值。这种持续高温的天气范围之广、持续时间之长、温度之高为历史同期罕见。其中，黄淮南部、长江中下游地区、华南北部及四川东部、重庆等地达到３８至４０摄氏度；浙江中部和西南部、福建北部、江西中部等地达４０至４３摄氏度，浙江丽水高达４３.２摄氏度。浙江、福建、江西大部以及江苏、安徽、广东、广西等地的局部地区极端最高气温超过了历史同期极值44天。
1.2.4. 2013年我国发生极端高温和干旱天气
图39.2013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
1.2.5. 2017年中国发生极端高温、干旱和暴雨天气
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。
根据气象监测，6月26日以来，西北、华北、黄淮及内蒙古等地就陆续出现35℃以上高温天气，新疆、陕西、河北等部分地区日最高气温达到39～41℃，高温日数有7～12天。其中7月9日北方高温范围达215万平公里，涵盖了北方10省(区、市)。
2017年全国共出现43次大范围强降雨过程。其中，6月下旬至7月初，南方地区连续出现11天的强降雨天气，局地最大累计降雨量超过当地年均降水量的三分之二，造成长江中下游发生区域性大洪水，湖南、江西、贵州、广西、四川等省发生严重洪涝灾害。7月中下旬至8月上旬，东北、西北等地接连出现强降雨过程，吉林省吉林市重复内涝、陕西无定河发生超历史洪水，吉林、陕西两省灾情严重。9月中旬至10月，安徽、河南、湖北、陕西等省持续出现连阴雨天气，汉江等江河发生流域性洪水，秋汛灾害损失为近5年同期最高。据统计，2017年洪涝和地质灾害共造成全国6951.2万人次受灾，674人死亡，75人失踪，397.5万人次紧急转移安置；13.4万间房屋倒塌，23.2万间严重损坏，77.7万间一般损坏；直接经济损失1909.9亿元。
通过2017年6至11月中国地震活动、副热带高压的异常活动、低涡天气系统的产生和发展成暴雨云团和暴雨雨带的南北东西活动的两张叠加图图41和42，分析研究：在我国夏季和秋季，强烈地震活动区域调控我国副热带高压的异常活动、低涡天气系统的产生和发展成暴雨云团和暴雨雨带的南北东西活动，2017年夏季我国干旱高温区域图43、44。
图39.2013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
图42.2017年我国地震活动区域、副热带高压活动区域和低涡暴雨活动区域叠加图
图43. 2017年全国7月11日气温预报图[1]
图44.2017年7月22全国日气温预报图[1]
1.2.6. 2022年中国发生极端高温干旱天气发生过程和物理原因
长江流域是中国最重要的水系之一，是世界第三大流域，总面积180万平方公里，约占中国陆地面积的18.8%。长江流域年平均降雨量为1067毫米，根据国家气候中心的最新监测结果，自7月以来，长江流域的降雨量比去年同期减少了40%。一些地区，如鄱阳湖和嘉陵江流域的降雨量减少了50-70%，长江流域降水量基本在-50%以上；然而，8月份，长江流域东部降水异常小于-80%，整个长江流域降水量小于50mm，8月份以来上游累计降水量甚至小于1mm，导致8月份长江流域干旱迅速发展。7月1日以来，长江流域降水量为143.2毫米，较常年同期偏少4成，为1961年以来同期最少，江河来水也偏少2~8成。8月1日以来，长江流域、乌江和长江中下游降水均为历史同期最少，面雨量不足20毫米，其中中游干流不足10毫米。
2022年4月份以来，长江流域六省（市）水体面积均达到或接近历史同期最低水平。特别是8月以来，随着长江中下游地区旱情持续，鄱阳湖、洞庭湖等水位仍在下降，水位较常年同期偏低4.7~5.7米，均为历史同期最低，草洲和浅滩面积扩大，大片滩涂裸露，湖床成茫茫“草原”，不仅让湖区水产养殖、农业生产受到影响，更让湖区生态系统受到破坏。
根据有关研究资料，鄱阳湖枯水期从1959-2002年的11月上旬提前至2003-2012年的10月上旬，提前近一个月，且枯水时间也大幅延长，从77天延长至111天，延长34天。今年，鄱阳湖枯水期将比2003-2012年的10月上旬又提前约1个半月，2022年将成为1951年有记录以来最早进入枯水期的年份。
根据农业部的数据，河北、山西、山东、河南、安徽、湖北、陕西、甘肃和新疆等12个省和地区正遭受不同程度的干旱。到目前为止，受干旱影响的作物有5868万亩，其中1458万亩受干旱影响严重。今年的旱灾主要集中在河南的平顶山、洛阳、漯河、许昌、焦作、河北的廊坊、沧州、保定、唐山、陕西的渭南等地，其中河南是旱灾最严重的地区，旱灾面积接近全国的一半。抗旱水源严重短缺。根据国家综合防治局的数据，目前湖北省有600多座水库低于死水位，111座小型水库和5万多个池塘干涸；山西省225座水库干涸，16000口机电井缺水；河南省21座大型水库总蓄水量比上年同期减少13亿立方米，抗旱用水明显短缺。
气象专家认为：
极端天气是众多气候因子的变异和碰撞，也许我们无法判定这种变异和碰撞究竟是偶然还是一种未知的趋势，但如果以地理学的视角去挖掘这背后的底层逻辑，大致可以得到这样一个答案：西风带紊乱和副热带高压加强的根本原因还是全球气候变暖。地球气候系统是一个复杂的系统，人类一系列的活动引发了全球变暖，使得原本正常运行的天气系统发生异常，导致全球各地温度和降水量呈现较大差异，叠加各类天气异常因子集结、共同作用，最后造成各种极端天气频发。今年全球极端高温天气是拉尼娜现象、北极圈附近和北印度洋海水异常增温以及青藏高原冰雪异常融化所导致的大气环流异常的结果，而我国的高温热浪天气主要来源于副热带高压增强和西风带异常扰动两者的综合叠加。
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。
1.2.6.1. 2022年中国发生极端高温干旱天气发生过程和我国西部地震活动过程
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。
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、西藏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。
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。
图45. 全国高温日数分布图（6月1日-8月15日）
图47. 2022年夏季全国降水量距平百分率分布图（%）
表10. 2022年6-9月四川、西藏、青海、甘肃和缅甸区域发生3-6.8级地震表（省略）
图48. 2022年地震活动区域、天气系统活动区域和极端高温干旱区域的叠加图
1.2.6.2. 2022年夏季中国发生极端高温干旱天气发生物理原因
通过上面2022年中国发生极端高温干旱天气发生的时间和区域过程、天气系统的变化时间和区域过程和我国西部及邻国的地震孕育到发生的时间和空间变化过程的叠加分析见表10和图48，可以看出：
2022年中国夏季发生极端高温干旱天气发生物理原因，是6-7月四川两次6级和6.1级地震和缅甸5级和5.9级及周围区域有很多次3-5级地震的孕育活动，伴随我国上空天气系统变化活动出现异常，导致西太平洋副热带高压比较往年提早增强西伸到四川上空，并且长时间维持在江淮流域上空，出现极端长时间高温干旱；8-9月四川6.8级和青海地震和缅甸5.9级及周围区域有很多次3-5级地震的孕育活动，导致西太平洋副热带高压比较往年进一步增强西伸到四川和青藏高原上空，并且长时间维持在江淮流域上空，出现极端超地长时间在上海至四川成都区域出现35-42天的37-45度高温干旱，9月5日四川泸定6.8级地震发生后，西太平洋副热带高压活动迅速减弱、缩小南移，极端高温天气也迅速消退。2022年中国发生极端高温干旱天气出现和消退与四川、青藏高原和邻近区域的地震孕育和发生的时间和空间是同步的。
1.2.7. 小结
通过对前人研究中国古代干旱发生的资料和中国近几十年干旱高温发生资料分析研究，发现中国出现极端干旱高温事件的特点是：多年长时间中国及周围邻国3-7级地震活动极少或者无，中国将要出现大范围的长时间大干旱，但是很少出现极端高温天气，随着大干旱结束后中国将要出现1-10年的强烈地震活动高发时期；在中国夏季地震孕育活动区附近域伴随出现西太平洋副热带高压异常活动，在西太平洋副热带高压异常活动区域，同时出现极端干旱和极端高温天气。
1.3. 中国低温雨雪冰冻事件
1.3.1. 1954-1955年我国罕见严冬和亚洲东南部地震活动时空特征
图49. 1954.11-1955.2三站日平均温度的演变及与常年同期温度的比较[2]
图50. 1954.11-1955.2地震、暖湿气流和冷气流的活动
西藏南部地震活动又能促进印度洋暖湿气流进入我国中东部上空；只要台湾有4级以上地震孕育一次，副热带高压就增强一次，南海暖湿气流就进入我国大陆南方上空一次，台湾有4级以上地震发生一次后，副热带高压就减弱一次，北方冷空气就南下到华南沿海上空，就导致我国江淮流域至华南上空出现一次大雨雪天气，见图50。
1.3.2. 亚洲东南部地震活动的时空过程特征和1964年2月16—25日南方
低温雨雪冰冻灾害出现时空过程特征
南方低温雨雪冰冻灾害的时空过程特征
图51.1964年冬季我国地震活动和雪灾叠加图
图52.1969年冬季我国及邻国地震活动和雪灾叠加图
1.3.5 亚洲东南部地震活动的时空过程特征和1984年1月17—28日南方
低温雨雪冰冻灾害的时空过程特征
图53. 1977年我国冬季地震活动和雪灾叠加图
图54.1984年冬季我国及邻国地震活动和雨雪叠加图
1.3.6 亚洲东南部地震活动的时空过程特征和2008年中国南方
春季冰雪灾害的时空过程特征
特别是对中国冬季的天气气候异常作用显著。这次发生在中国南方的低温、雨雪、冰冻 灾害过程正是AO通过对北半球的阻塞形势、副热带高压与青藏高原南缘的南支低压系统的控制和影响造成的[5]。
，2008年1月中旬以来４次大范围的 雨雪冰冻天气过程中，第3次即1月25日至29日 是强度最大的一次。25日华南开始出现强降水，广西东南部、广东和福建部分地区出现中到大雨，随后 雨带逐渐北抬，28—29日在河南南部、湖北东部、安徽、江苏和浙江北 部出现暴雪，28日积雪深度达20—50ｃｍ。与此同时，江西省出现大范围的冻雨天气，贵州大部分地区和湖南部分地区仍维持冻雨天气[6] 。
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，西藏东南部，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。西藏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。台湾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）
图55 2008年南方冰雪期，地震、冷气流和暖湿气流活动图[2]
图55. 我国及邻国3-7.5级地震区域、暖湿气流和冷气流活动的叠加图
讨 论 和 小 结
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：
第一主要物理条件
西太平洋副热带高压活动增强，进入华南中南部上空，形成华南准静止锋，是中国南方冬季发生持续低温、雨雪和冰冻灾害主要物理条件；台湾及周围附近区域（日本西部、菲律宾北部）地震活动是引起西太平洋副热带高压活动增强的主要物理原因；这些区域地震活动强度越大时间越长，对西太平洋副热带高压活动影响越大。
第二物理条件
云南，四川和缅甸等有3级以上地震活动，能引起川滇黔准静止锋形成和稳定维持；云南和缅甸有连续多次3级以上地震活动，更能引起滇黔准静止锋形成和稳定维持，如果有5级以上地震孕育，还能引起西太平洋副热带高压活动增强西伸；四川有3级以上地震活动，就引起四川东部准静止锋形成和稳定维持；云南，四川和缅甸有地震活动，强度越大、时间越长，对西太平洋副热带高压活动影响越大，中国南方冬季低温、雨雪和冰冻灾害越大范围越大。
第三物理条件
青藏高原附近邻国有连续多次3级以上地震活动，这个区域上空会出现低涡和高空槽产生，这些区域地震活动强度越大时间越长，出现低涡和高空槽产生越多，还能引起雪灾；这些天气系统东移进入川滇黔准静止锋和华南准静止锋组合南方降水雨带中，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。
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。
第五物理条件
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。
2. 重大极端异常天气特大暴雨、高温干旱和低温冰雪
发生的物理原因和机理
新的现代气象学的理论假说
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。
2.2.1 地球内部物质活动产生的能量输送到大气层中的过程
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。
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大片无云区，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。
2.2.2 太阳辐射粒子的能量输送到大气层中的物理过程
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。
2.3 副热带高压带成因新的假说
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年台湾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年由于台湾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。
2.4. 气旋和反气旋形成物理原因的新假说
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。
2.5. 重大天气灾害发生的物理成因和过程机理的新假说
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。
3. 重大极端异常天气特大暴雨、高温干旱和低温冰雪
发生的天地时空叠加预测预报新方法
3.1 中国四季降水区域的天地时空叠加地预测预报的新方法
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。
3.1 1 副热带高压边缘云带的降水量长期预测预报方法
天地时空叠加的预测预报云带的降水量计算方法动态公式：
(1)
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+台湾周围+日本周围的区域孕育地震震级和的平均数）；冬春季节，台湾周围有4级左右地震活动，雨带主要在华南附近上空活动；台湾周围有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，台湾周围有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，台湾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）。
3.1.2 中国四季降水天气的长期预测预报方法
天地时空叠加地预测预报的新方法
可以应用公式（1），在冬、春、夏、秋四季中，台湾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。
3.2 中国夏季极端高温天气的长期预测预报方法天地时空
叠加地预测预报的新方法
可以应用公式（1），夏季至初秋季，台湾周围有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。
3.3 极端中国干旱天气的长期预测预报方法天地时空
叠加地预测预报的新方法
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。
3.4. 极端特大暴雨的长期预测预报方法天地时空叠加预测预报的新方法
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。
极端特大暴雨的天地时空叠加地预测预报的公式：
Ld=Wf×Jf+Wt×Jt+WN×JN+WB×JB+W1J1+W2J2+WnJn (2)
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+台湾周围+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）；WN 表示西南低涡基础降水量50毫米；JN 表示用引起发生低涡的地震的震级数；WB 表示西北低涡基础降水量50毫米；JB 表示用引起发生低涡的地震的震级数。
4. 讨论和总结
现在气象学、天气学和气候学的理论，不能解释重大极端异常天气特大暴雨、高温干旱和低温冰雪发生的物理原因，长期寻找不到引起重大极端异常天气异常外强迫源，这些专家在山穷水尽的情况下，应用近百年的全球气温升高变化数据与极端异常天气异常灾害发生现象，强拉在一起进行统计研究，认为它们之间存在因果关系，不能解释不同区域发生极端天气异常和同一区域发生不同极端天气异常的现象，也不能做出预测预报；过分扩大人类活动影响天气变化的能力，人类活动对天气的影响是局部极小区域，人类活动在大自然变化中是非常渺小的。造成这些原因是：
很多气象专家和地球学专家长期努力研究发现：气候多平衡态和气候突变现象，有天气噪声的存在，有外强迫因子的作用，气候系统属于不稳定系统，目前气候预测候预测理论和技术方法研究课题,仍然是国际大气科学领域的难题。气候预测的理论、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,短期气候预测仍然是世界科学难题。
丁仲礼院士研究证实：全球的气候一直在变，没有不变的时候，正可谓变是绝对的，不变是相对的[10]。杜乐天：多次强烈呼吁，科学研究一定要拓宽思路，要跨越专业和学科的界限来考虑问题。要独立思考，告别洋教条值得一提的是，根据研究，在学术界多年我深感吃了大亏，西方自然科学存在把我们害了的一面，为什么？因为它把学科分得太细、太碎、太窄、太偏、太散，使我们的知识和理论严重，地碎片化，解决综合性难题的能力大大退化！专家深刻地认识到：深入研究天、气、地三者之间的偶合联系是解决自然灾害发生的动力学机制问题的关键[12]。美国科学家使用地球重力信号（对地下水储存十分敏感）改进了预测模型，并预测出了前5个月在2011年的洪水，重力数据对预测洪水【41】。
作者对现代气象学的基础理论的质疑理由：
中国科学院南京地质古生物研究所, 科研团队根据琥珀标本判定，在4000多万年前，现在的西藏中部曾是一片热带雨林。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性交互作用可能导致了100 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[42]。中亚黄土和中国黄土所记录的变化历史不一样[43]。现代气象学的基础理论不能解释地球古气候旋回周期变化的物理现象。中国五千年文明史，中国古人经过几千年观测云系、风向、雨雪和天气变化规律，总结出的气象谚语，专家研究证实气象谚语中隐藏着巨大的天气现象和天气变化规律，长期天气预报成功率比较高。现代气象学的基础理论不能解释这些物理现象。太阳活动影响天气异常变化的现象，现代气象学的基础理论不能解释这些物理现象。前面大量地震活动和天气异常变化的资料比对研究证实，地震活动与重大气象灾害发生之间有密切关系。现代气象学的基础理论不能解释这些物理现象。现代出现的异常天气变化，发生重大气象灾害的现象，现代气象学的基础理论不能解释这些物理现象，不能预测预报的。
这样的气象学的基础理论，人们能不对它质疑吗？新的现代气象学的理论假说，是作者经过40多年长期自然灾害探索研究，对太阳系的物理特征、太阳活动的物理特征、地震活动的物理特征和天气异常变化的物理特征及其物理过程、之间的物理关系和物理机理，应用系统的连锁的叠加的方法进行研究；地球上地幔中存在真实的天气系统变化的对应体，在这些研究结果和新发现的基础上，开发出天地时空叠加地预测预报我国大旱、洪水、暴雨、冰雪、台风、极高温和极寒等灾害性天气的方法，经过20多年检验和完善，取得很好的实际的应用效果，才形成新的完整的现代气象学的理论。
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