2011年漢江流域秋汛氣象水文特征分析

盧 珊,賀 皓,高紅燕

(陜西省氣象服務中心,西安 710014)

2011年漢江流域秋汛氣象水文特征分析

盧 珊,賀 皓,高紅燕

(陜西省氣象服務中心,西安 710014)

利用常規氣象觀測、NCEP/NCAR1°×1°再分析資料及安康、石泉兩地水情觀測資料,對2011年漢江流域秋汛進行了氣象水文特征分析。結果表明:2011年漢江流域秋汛屬于典型的華西秋雨形勢。西部低槽槽底冷空氣不斷分裂南下,與副高外圍的暖濕氣流交匯于關中陜南地區,是漢江流域秋汛產生的有利天氣背景;2011年漢江流域秋汛期間,臺風外圍的偏東氣流與副高外圍的偏東氣流匯合,并在西進中在四川東部形成偏南氣流,為雨區提供了充足的水汽;漢江流域面雨量同安康、石泉兩地的入庫流量有著相同的升降趨勢,在漢江流域面雨量出現明顯的雨強之后的48h到72h內,對應著入庫流量的峰值出現。面雨量預報在漢江流域防汛工作、生產調蓄調度中,可以成為重要的參考指標投入業務使用。

漢江流域秋汛;入庫流量;面雨量

“華西秋雨”是我國西部地區秋季多雨的特殊天氣現象,因其雨日多、雨量小的特點,又被老百姓稱之為“雨淋”。然而2011年9月,陜西秋雨異常明顯,降水量達到常年同期的3倍以上,為1951年以來同期最多,并且全省共有165站次出現暴雨,實屬歷史罕見。

1 降雨和洪水概況

2011年9月,陜西秋汛包括4次降水過程,分別為3至7日、9至14日、16至19日及26至29日。陜西大部9月降水總量超過100mm,關中及陜南地區為200～400mm,其中鎮巴以648.6mm位居全省最高(圖1)。此次強秋淋呈現出陰雨過程多、間隔時間短、降水范圍廣、局地強度大、致災性強等特點。接連出現的大范圍降水過程,使得黃河、渭河、漢江干支流相繼漲水,渭河、漢江出現2011年入汛以來最大洪水過程,河流超警戒次數之多為歷史少見。

圖1 2011年9月陜西降水分布圖(單位:mm)

9月20日以前連續發生3次連陰雨天氣過程,這3次過程的降水量占全月總和的9成以上。第一次降水過程中,強降水主要集中在5至7日,關中陜南地區過程降水總量均超過50 mm,關中大部及陜南南部超過100mm,3d內關中和陜南地區出現暴雨共計53站次,大暴雨1站次。9月9至14日,即第二次過程主要降水時段,關中陜南過程降水總量超過50mm,陜南大部都在100mm以上,出現暴雨45站次,大暴雨3站次。在第三次連陰雨過程中,9月16日20時到18日20時,關中及陜南地區出現過程雨量超過100mm的站點26個,其中漢中的鎮巴以247.1mm位居全省首位。這次降水過程給漢江流域造成嚴重的汛情,19日13時,安康水電站壩前水位達329.57m,超警戒水位4.57 m;漢江安康城區段水位達246.97m,流量達13800m3/s,使得參與防洪調度的大中型水庫水位都處于高位,基本沒有防洪錯峰潛力。關中陜南部分地區發生山洪、泥石流,滑坡等災害。前三次洪水過程,全省有78個縣區,925個鄉鎮,305.9萬人受災。因災死亡58人,失蹤4人。據不完全統計,洪澇災害造成的直接經濟損失為45.18億元。

圖2 2011-09-16T20500hPa高度場(單位:dagpm)

2 氣象特征

2.1 大尺度背景特征

2011年9月上中旬,500hPa中高緯度環流穩定,西西伯利亞阻高強盛,冷空氣不斷在巴爾喀什湖附近低槽中堆積,中緯度東亞盛行緯向氣流,引導冷空氣不斷東移南下,同時西太平洋副熱帶高壓十分強盛,其外圍的偏南暖濕氣流與東移南下的冷空氣在秦嶺山脈附近持續交匯,形成了陜西強秋淋天氣。

秋汛前期,西太平洋副熱帶高壓呈帶狀長時間控制我國南部(圖略)。9月16日20時,500 hPa高空圖(圖2)上,西西伯利亞阻高強度強盛,有閉合的572dagpm高壓中心,從鄂霍次克海至我國新疆北部為寬廣的東北西南向橫槽,東亞40°N為平直西風氣流,引導冷空氣偏北東移,相應地面冷空氣不斷從華北南下,冷空氣在南下中不斷回流到河套地區,588dagpm中心雖在東南部海域低值系統的影響下東退至130°E以東,但584dagpm線仍控制著長江以南地區,其外圍暖濕氣流與東移南下冷空氣交匯于關中陜南地區,為這次陜西中南部出現的持續區域性暴雨天氣提供了有利的環流背景。

圖3 2005-09-30T08500hPa高度場(單位:dagpm)

2.2 與2005年漢江流域秋汛天氣背景的比較

2005年,方建剛等人[1]就對華西秋雨的大氣環流特征做過相關研究,指出其典型的環流形勢為:孟加拉灣存在深厚的低槽,副高異常強盛,烏拉爾山阻高處于準靜止或緩慢移動狀態,巴爾喀什湖為穩定的長波槽或低壓,中緯度西風帶擾動同副高外圍西南暖濕氣流相結合,低層偏北風與偏南風長時間交匯于華西及漢江上游地區。崔講學等人[2]在研究2005年9月20日到10月6日發生在漢江中上游地區的持續性強降水天氣時發現,此次秋汛也包括有三次明顯的降水天氣過程,分別為24到26日、27到29日以及9月30日到10月2日,相比于2011年在發生時間上稍晚。2005年9月30日08時500hPa形勢場(圖3),同樣是典型的東高西低形勢,烏拉爾山阻塞高壓緩慢移動,巴爾喀什湖為穩定的長波槽,從長波槽中不斷分裂出短波槽影響陜西地區。不同的是此長波槽比起2011年來更加偏西,另一方面,2005年的西太平洋副熱帶高壓同樣位置更加偏北強度更強,其高壓脊線維持在27°N～30°N附近,588 dagpm線西脊點到達100°E左右。副高南側的東南氣流與南下冷空氣在陜西相遇,為2005年漢江流域秋汛的產生提供了有利的背景場。

分析2011年及2005年秋汛的環流背景發現,這兩年均為西部低槽、東部副高的東高西低形勢,槽底冷空氣不斷南下侵入陜西。副高外圍的暖濕氣流同南下的冷空氣交匯于關中陜南地區,是漢江流域秋汛產生的有利天氣背景。也就是說,2005年及2011年漢江流域秋汛均屬于典型的華西秋雨環流形勢。

2.3 水汽來源

2011年強秋汛期間,陜西地區具有穩定的水汽輸送。分析2011年9月18日02時850hPa水汽通量(圖4)可發現,在第三次強降水過程中,對流層低層有一股熱帶氣旋或臺風外圍的偏東氣流與副高外圍的偏東氣流匯合,并在西進中在四川東部形成偏南氣流,為雨區提供充足的水汽。

灰色系統本身缺乏較強的并行計算能力與數據推理能力，一旦系統輕微改變，后續過程都需要重新計算[18]。因聚類結果缺乏柔性，所以需要對系統信息的處理過程進行優化，本文引入了粗糙集理論來解決該問題。

圖4 2011-09-18T02850hPa水汽通量(單位為g/(cm·hPa·s),陰影區水汽通量≥9g/(cm·hPa·s))

而2005年強降水發生前有兩股暖濕氣流匯集于漢江上游:一股是副高南側的東南氣流,另一股是西南氣流 (圖略),為持續降水提供充足的水汽。

3 水文特征

3.1 洪水特征

由安康及石泉1h最大入庫流量時間曲線圖(圖5)可見,2011年9月漢江流域共出現三次明顯的秋汛,分別為9月6至9日、11至15日、16至21日,且這三次秋汛呈階梯上升趨勢。在第三次秋汛中的9月18日,石泉和安康1h的最大入庫流量分別達到10788m3/s和18 419m3/s,19日安康1h最大入庫流量更是達到19139m3/s。

圖5 2011年9月安康、石泉最大入庫流量時間曲線圖

3.2 面雨量與入庫流量的關系

水文部門在制作徑流預報和洪水預報時,常常要考慮到面雨量的問題,面雨量作為特定區域的降水強度,對水文部門和水庫調度具有重要的參考意義[3-12]。

將2011年9月逐日安康和石泉入庫流量相加后,同上述方法所得到的面雨量進行比較可見(圖6),面雨量、最大入庫流量之和以及平均入庫流量之和均存在3次波峰,且趨勢基本一致,這對應著前三次漢江流域汛雨時段。觀察面雨量及入庫流量的出現時間后可以發現,在漢江流域面雨量出現明顯的雨強之后的48～72h內,對應著入庫流量的峰值出現。這說明當明顯的降水出現后,洪峰才會相繼出現,這按照常理不難理解。因此,面雨量預報在漢江流域防汛工作、生產調蓄調度中可以成為一個很好的參考指標。

圖6 2011年9月安康、石泉入庫流量之和及面雨量時間曲線圖

4 結論

4.1 2011年9月漢江流域秋汛期間500hPa高度場上,西部低槽,東部副高,屬于典型的華西秋雨形勢。西部低槽槽底冷空氣不斷分裂南下,與副高外圍的暖濕氣流交匯于關中陜南地區,是漢江流域秋汛產生的有利天氣背景。

4.2 2011年9月漢江流域秋汛期間,熱帶氣旋或臺風外圍的偏東氣流與副高外圍的偏東氣流匯合,并在西進中在四川東部形成偏南氣流,為雨區提供了充足的水汽。

4.3 漢江流域雨量同安康、石泉兩地的入庫流量有著相同的升降趨勢,在漢江流域面雨量出現明顯雨強后的48～72h內,對應著入庫流量的峰值出現。面雨量預報在漢江流域防汛工作、生產調蓄調度中,可成為重要的參考指標投入業務使用。

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P333.2

:A

1006-4354(2013)02-0016-04

2012-08-17

盧珊(1985—),女,陜西石泉人,碩士,助工,從事公眾氣象服務。

陜西省氣象局2013年度氣象科技創新基金項目(2013M-36)