劉建冶,葉天舒
(1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),沈陽(yáng) 110161;2.遼寧省河庫(kù)管理服務(wù)中心(遼寧省水文局),沈陽(yáng) 110003)
遼寧省地處中緯度地區(qū),6月上旬—9月中旬為汛期(雨季),9月下旬——次年的5月下旬為非汛期(枯季)。從多年統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析:汛期多年平均降水量約占全年的75%,而非汛期多年平均降水量?jī)H占全年的25%。2020年汛期,遼寧省雨水情總體呈前期干旱、后期洪澇的特點(diǎn)。全省汛期降水量雖然與多年同期持平,但是時(shí)間分布極其不均。6—7月降水量與多年相比偏少60%;8月—汛期結(jié)束降水量與多年相比偏多80%。
2020年汛期黑龍江省頻繁受到臺(tái)風(fēng)影響,并且影響時(shí)間較晚,從8月26日開(kāi)始的8號(hào)臺(tái)風(fēng)“巴威”,到9月2日的9號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”,再到9月7日的10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海神”,短短13d 3個(gè)臺(tái)風(fēng)接連影響遼寧省,為歷史罕見(jiàn)一;11月中下旬又發(fā)生冬季強(qiáng)降水過(guò)程,并引發(fā)東部地區(qū)部分河流洪水,為歷史罕見(jiàn)二。文章重點(diǎn)分析本次冬季強(qiáng)降水過(guò)程特征,以期為以后類似的降水預(yù)測(cè)提供一定依據(jù)。
11月17日19時(shí)—19日8時(shí),黑龍江省發(fā)生1次入冬以來(lái)最強(qiáng)降水過(guò)程,2020年11月17日19時(shí)—19日08時(shí)降水量時(shí)段分布、降水量等值面圖,見(jiàn)圖1。本次降水全省平均降水量46.9mm,最大降水量站為丹東寬甸縣八棵樹(shù)站179mm。其中,西部地區(qū)(系指朝陽(yáng)、錦州、葫蘆島、阜新)平均降水量37.0mm,中北部地區(qū)(系指沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、鞍山、鐵嶺、撫順)平均降水量41.9mm,東南部地區(qū)(系指本溪、丹東、盤錦、營(yíng)口、大連)平均降水量60.0mm。降水量排名前三的市:丹東106.2mm、本溪61.1mm、大連54.3mm。單站降水量>100mm的共計(jì)91站(丹東87站,本溪3站,鞍山1站)。此種強(qiáng)度大、范圍廣的降水在冬季發(fā)生實(shí)屬罕見(jiàn),據(jù)統(tǒng)計(jì)為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水。遼寧省2020年場(chǎng)次降水排名前五位統(tǒng)計(jì)信息,見(jiàn)表1,本次降水系全年第2大場(chǎng)次降水,僅次于汛期發(fā)生的一場(chǎng)降水[1]。
圖1 2020年11月17日19時(shí)—19日08時(shí)降水量時(shí)段分布、降水量等值面圖
表1 遼寧省2020年場(chǎng)次降水排名前五位統(tǒng)計(jì)表
本次降水具有以下特點(diǎn):
1)覆蓋廣。本次降水過(guò)程覆蓋全省,14個(gè)市中有13個(gè)市平均降水量超過(guò)30mm。
2)總量大。全省平均降水量46.9mm,為年初以來(lái)第二大降水過(guò)程,是11月份多年平均降水量17.2mm的2.7倍,為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水。
3)分布均勻、中心突出。西部地區(qū)37.0mm,中北部地區(qū)41.9mm,東南部地區(qū)60.0mm。丹東市發(fā)生年初以來(lái)最大場(chǎng)次降水過(guò)程,平均降水量達(dá)106.2mm。
4)強(qiáng)度均勻。最大1h雨強(qiáng)為丹東寬甸縣毛甸子站34mm,全省最大1h雨強(qiáng)超過(guò)30mm的2站,其它均在30mm以下。
受降水影響,東部地區(qū)部分中小河流出現(xiàn)明顯的洪水過(guò)程。中小河流部分水文站洪峰流量統(tǒng)計(jì)表,見(jiàn)表2。選取代表站大蒲石河站、太平哨站繪制水位流量過(guò)程線,大蒲石河、太平哨水位流量過(guò)程線,見(jiàn)圖2。2020年大蒲石河站8月1日—11月30日共發(fā)生3次洪水過(guò)程,11月19日出現(xiàn)了本年度第二大洪峰;太平哨站共發(fā)生4次洪水過(guò)程,11月19日出現(xiàn)了本年度第三大洪峰。這在冬季發(fā)生是比較罕見(jiàn)的。
表2 中小河流部分水文站洪峰流量統(tǒng)計(jì)表
圖2 大蒲石河、太平哨水位流量過(guò)程線
天氣氣候的異常是由大氣環(huán)流的異常導(dǎo)致的。以引起遼寧地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的地面系統(tǒng)為主,大致有5種大尺度背景環(huán)流場(chǎng)類型,其按發(fā)生頻率從高到低依次為華北氣旋型(38%)、蒙古氣旋型(34%)、江淮氣旋型(11%)、高壓后部型(11%)及臺(tái)風(fēng)型(4%),另外還有環(huán)流分型不明顯型(2%)[2]。
本次降水過(guò)程正是由江淮氣旋北上所致,江淮氣旋強(qiáng)度大,發(fā)展快,雖然發(fā)生頻率遠(yuǎn)低于華北氣旋和蒙古氣旋,但其一旦生成,往往引起嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。江淮氣旋是產(chǎn)生于江淮地區(qū)地區(qū)的低壓系統(tǒng)。其在春夏出現(xiàn)頻率較高。而2020年黑龍江省在11月中旬仍受江淮氣旋北上影響,實(shí)屬罕見(jiàn)。
11月18日08時(shí)地面圖上可以看出,地面場(chǎng)(a)及500hPa(b)位勢(shì)高度場(chǎng)分布圖,見(jiàn)圖3。此時(shí)江淮氣旋于山東地區(qū)生成,并由氣旋中心分別向東北-西南兩側(cè)伸出暖鋒-冷鋒,此時(shí)遼寧省正位于暖鋒控制下,降水開(kāi)始加強(qiáng)(圖1)。相應(yīng)500hPa(圖3(b1))中高緯為兩槽一脊,中低緯存在槽脊波動(dòng)。東北冷渦位于巴爾喀什湖與貝加爾湖之間,冷空氣中心強(qiáng)度達(dá)-40℃以下,中高緯度槽位于巴爾喀什湖上空,由冷渦中心向西伸,貝加爾湖上空為高壓脊。中低緯度河套地區(qū)存在一槽,下游脊加強(qiáng),使得槽在東移過(guò)程中受到阻擋,并逐漸加深,形成地面的江淮氣旋。18日20時(shí)500hPa圖上(圖3(b2)),中高緯度槽隨東北冷渦東移,中低緯度副高向北伸展,副高脊線明顯北進(jìn)(圖4),幅度達(dá)2.6個(gè)緯度,成為西部脊東移的最大障礙。中低緯度槽由于下游高壓脊的阻擋東移北上,槽前西南風(fēng)增強(qiáng),進(jìn)一步引導(dǎo)江淮氣旋東移北上至遼寧省南部(圖3(a2)),降水此后開(kāi)始逐漸減弱。19日08時(shí)500hPa圖上(圖3),中低緯度高壓脊逐漸減弱東移,上游槽東移至遼寧西部,地面圖上(圖 3(a3))江淮氣旋由于高壓脊的阻擋減弱,加速東移,遼寧省移出氣旋影響范圍,降水結(jié)束[3]。
圖3 地面場(chǎng)(a)及500hPa(b)位勢(shì)高度場(chǎng)分布圖(1、2、3分別代表11月18日08時(shí)、18日20時(shí)及19日08時(shí))
圖4 西太副高脊線位置
總的來(lái)說(shuō),本次初冬降水異常是在對(duì)流層高低層大尺度環(huán)流系統(tǒng)相互配合下形成的。500hpa高空?qǐng)錾?,西太副高向北伸展,阻擋西?cè)高壓脊東移;地面場(chǎng)上,本應(yīng)多出現(xiàn)在春夏的江淮氣旋,在2020年11月中下旬形成,同時(shí)由于高壓脊的阻擋,在槽前西南氣流的引導(dǎo)下北上影響黑龍江省,形成了本次降水。
通過(guò)文章分析,得到如下結(jié)論:
1)2020年11月17日19時(shí)—19日08時(shí),遼寧省發(fā)生了極為罕見(jiàn)的冬季降水,據(jù)統(tǒng)計(jì),為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水,同時(shí)是2020年第2大場(chǎng)次降水。受降水影響,黑龍江省東部地區(qū)部分中小河流出現(xiàn)了洪水過(guò)程;
2)通過(guò)對(duì)500hPa高空?qǐng)黾暗孛鎴?chǎng)進(jìn)行分析,表明本次降水過(guò)程是由于西太副高的北進(jìn)阻擋了西側(cè)低壓槽的東移,使其在東移的過(guò)程中逐漸加深,從而在地面激發(fā)出冬季罕見(jiàn)的江淮氣旋,槽前的西南風(fēng)引導(dǎo)江淮氣旋北上影響我省。之后隨著副高的南撤,天氣系統(tǒng)逐漸東移,降水結(jié)束。
3)遼寧省枯季一般盛行干燥的西偏北風(fēng)氣流,晴多雨少,枯季降水量?jī)H占全年的1/4,所以枯季的每一次降水對(duì)提高土壤墑情、水資源蓄存等方面有著積極作用。同時(shí),及時(shí)對(duì)冬季降水特征進(jìn)行記錄和總結(jié),對(duì)今后的防汛及預(yù)測(cè)工作具有重要的借鑒意義。