黑龍江嘉蔭站開江預(yù)報(bào)分析方法探討

雷 慶，張丹丹，李金楠

(伊春水文局，黑龍江伊春153000)

嘉蔭站為國(guó)際河流黑龍江中游水位觀測(cè)站，集水面積為85.1萬(wàn)km2。年平均氣溫在零下 0.5℃。歷年最高氣溫37.4℃，最低氣溫零下47.7℃。

嘉蔭站的開江日期主要集中在4月下旬20～25日，歷年開江最晚時(shí)間為1986年4月29日，最早時(shí)間為2008年4月8日，開江形式多以文開為主。

1 開江預(yù)報(bào)分析

1.1 因子選擇的依據(jù)

影響開江日期的因素有很多，例如氣溫、水溫、冰厚、冰上雪深、極值氣溫風(fēng)速、日照等多種熱力指標(biāo)和封江水位等動(dòng)力指標(biāo)，根據(jù)黑龍江嘉蔭站各項(xiàng)歷史資料，使各因子與開江日期建立相關(guān)關(guān)系，并取得相關(guān)系數(shù)，其中11、12月份的最低氣溫，與開江日期相關(guān)系數(shù)在0.35以上，3月份的平均氣溫、3月的蒸發(fā)與開江日期的相關(guān)系數(shù)在0.5以上。選用這幾項(xiàng)因子，采用臨界指標(biāo)法，與開江日期建立經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖，取得了一定的效果。

1.2 預(yù)報(bào)方法

1.2.1 雙因子預(yù)報(bào)指標(biāo)法

預(yù)報(bào)指標(biāo)法是統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)中比較簡(jiǎn)單的方法，通常是當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)氣象、水文因子達(dá)到某臨界值時(shí)，某種冰情現(xiàn)象即可發(fā)生。既將因子作為前期數(shù)量指標(biāo)視為一種信號(hào)，用于預(yù)報(bào)后期可能出現(xiàn)的冰情現(xiàn)象。

1)因子:采用11、12月最低氣溫預(yù)報(bào)。

2)資料系列:1962～2008年。

3)預(yù)報(bào)分析:眾所周知冰厚直接影響解凍的快慢，那么氣溫和水溫又是影響冰厚的主要因素。氣溫和水溫成正相關(guān)關(guān)系，氣溫變冷使水溫降低又使冰厚不斷增加，特別是穩(wěn)定封凍期最低氣溫時(shí)，水溫變化0.2℃對(duì)冰厚就產(chǎn)生明顯的影響。那么即使氣溫回升，冰厚也不會(huì)再融化到原來(lái)的厚度，而只能越來(lái)越厚。冰厚的形成是不斷累積的過(guò)程，經(jīng)分析表明，11、12月的最低氣溫與開江日期做直線相關(guān)的預(yù)報(bào)成果效果最好，既11和12月份極值氣溫越低，冰凍越厚，利用11、12月的最低氣溫與開河日期做直線相關(guān)，如圖1，預(yù)報(bào)成果見(jiàn)表1。

預(yù)報(bào)成果統(tǒng)計(jì):預(yù)報(bào)年數(shù):47 a;合格年數(shù):34 a;合格率: 72%。

4)物理成因:此方法的主要原理就是根據(jù)11月和12月最低氣溫的變化對(duì)熱儲(chǔ)流量的影響，進(jìn)而影響開江的快慢。但是就嘉蔭站而言，只能說(shuō)這兩項(xiàng)因子對(duì)未來(lái)1、2、3月份的氣溫具有一定的指示和代表作用，如果代表性不好對(duì)個(gè)別年份來(lái)說(shuō)預(yù)報(bào)精度就會(huì)降低，但此方法做出的預(yù)報(bào)合格率較高，所以可用做參考預(yù)報(bào)。

圖1 最低氣溫與開江日期相關(guān)圖

1.2.2 單因子經(jīng)驗(yàn)相關(guān)

經(jīng)驗(yàn)相關(guān)既前期水力、熱力因子與后期冰情要素之間的相關(guān)，一般用相關(guān)圖的形式表示，相關(guān)可以是一條曲線，也可是幾條曲線。

1)因子:3月份平均氣溫。

2)資料系列:1971～2008年。

3)預(yù)報(bào)分析:氣溫是影響開江快慢的最主要因素之一，既氣溫越高開江越早，氣溫越低，開江越晚，且3月份平均氣溫與開江日期相關(guān)系數(shù)最高，最具有代表性，所以利用3月份平均氣溫為縱坐標(biāo)，開江日期為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪相關(guān)圖，并根據(jù)點(diǎn)子分布定線，并且發(fā)現(xiàn)在一定的氣溫范圍內(nèi)，開江日期存在一定規(guī)律，所以將線定為3條曲線，見(jiàn)圖2。其中，＞－6.0℃，為Ⅰ線;－6.0℃ ～－10.0℃，為Ⅱ線;＜－10.0℃，為Ⅲ線。

預(yù)報(bào)年數(shù):38 a;合格年數(shù):29 a;合格率:76%。

2 結(jié)語(yǔ)

由于影響開江的因素較多，所以有個(gè)別的突出點(diǎn)子，特別是1985年以后，氣候異常，有的時(shí)候氣溫高，開江卻不一定早，特別是1986年3月份平均氣溫－7.3℃，不算低，可是4.29日才開江，這其中就有很多其他因素影響。雙因子預(yù)報(bào)指標(biāo)法和因子經(jīng)驗(yàn)相關(guān)法都基于開江的物理成因，方法簡(jiǎn)捷預(yù)報(bào)效果較好。2010年采用該方法預(yù)報(bào)結(jié)果正確。

4)預(yù)報(bào)成果統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。

表1 預(yù)報(bào)成果

圖2 氣溫與開江日期相關(guān)圖

年份 開江日期 3月平均氣溫 預(yù)報(bào)日期 合格1971 4.23 －14.1 4.26√1972 4.21 －7.8 4.20 √1973 4.28 －14.5 4.27 √1974 4.28 －9.8 4.28 √1975 4.19 －7.7 4.20 √1976 4.27 －9.7 4.28 √1977 4.28 －9.8 4.28 √1978 4.19 －10.7 4.17 √1979 4.23 －11.9 4.20 √1980 4.13 －9.6 4.27 1981 4.22 －11.0 4.18 1982 4.20 －9.7 4.28 1983 4.20 －8.7 4.23 √1984 4.21 －13.2 4.23 √1985 4.23 －8.6 4.23 √1986 4.29 －7.3 4.19 1987 4.28 －11.5 4.19 1988 4.17 －11.1 4.18 √1989 4.12 －5.6 4.20 1990 4.12 －3.8 4.14 √1991 4.22 －9.2 4.25 √1992 4.20 －5.9 4.21 √1993 4.21 －7.5 4.19 √1994 4.25 －8.1 4.21 1995 4.22 －8.0 4.21 √1996 4.24 －7.5 4.19 √1997 4.17 －10.3 4.16 √1998 4.15 －6.9 4.18 √1999 4.24 －12.4 4.21 √2000 4.22 －12.9 4.23 √2001 4.25 －8.9 4.24 √2002 4.18 －4.2 4.15 √2003 4.20 －4.5 4.16 √2004 4.16 －10.7 4.17 √2005 4.24 －8.8 4.24 √2006 4.22 －10.0 4.15 2007 4.20 －9.6 4.27 2008 4.08 －0.7 4.06√

［1］ 長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室.中長(zhǎng)期水文氣象預(yù)報(bào)文集(第一集)［M］.北京:水利電力出版社，1979.

［2］ 莊一鸰，林三益.水文預(yù)報(bào)［M］.北京:水利電力出版社，2003.