遼寧省2020年冬季極端降水場次特征分析

劉建冶，葉天舒

(1.沈陽農業大學，沈陽 110161；2.遼寧省河庫管理服務中心(遼寧省水文局)，沈陽 110003)

0 引 言

遼寧省地處中緯度地區，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)。從多年統計規律分析：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僅占全年的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。全省汛期降水量雖然與多年同期持平，但是時間分布極其不均。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風影響，并且影響時間較晚，從8月26日開始的8號臺風“巴威”，到9月2日的9號臺風“美莎克”，再到9月7日的10號臺風“海神”，短短13d 3個臺風接連影響遼寧省，為歷史罕見一；11月中下旬又發生冬季強降水過程，并引發東部地區部分河流洪水，為歷史罕見二。文章重點分析本次冬季強降水過程特征，以期為以后類似的降水預測提供一定依據。

1 雨洪實況

1.1 降水

11月17日19時—19日8時，黑龍江省發生1次入冬以來最強降水過程，2020年11月17日19時—19日08時降水量時段分布、降水量等值面圖，見圖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站179mm。其中，西部地區(系指朝陽、錦州、葫蘆島、阜新)平均降水量37.0mm，中北部地區(系指沈陽、遼陽、鞍山、鐵嶺、撫順)平均降水量41.9mm，東南部地區(系指本溪、丹東、盤錦、營口、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91站(丹東87站，本溪3站，鞍山1站)。此種強度大、范圍廣的降水在冬季發生實屬罕見，據統計為1902年有實測資料以來11月最大場次降水。遼寧省2020年場次降水排名前五位統計信息，見表1，本次降水系全年第2大場次降水，僅次于汛期發生的一場降水[1]。

圖1 2020年11月17日19時—19日08時降水量時段分布、降水量等值面圖

表1 遼寧省2020年場次降水排名前五位統計表

本次降水具有以下特點：

1)覆蓋廣。本次降水過程覆蓋全省，14個市中有13個市平均降水量超過30mm。

2)總量大。全省平均降水量46.9mm，為年初以來第二大降水過程，是11月份多年平均降水量17.2mm的2.7倍，為1902年有實測資料以來11月最大場次降水。

3)分布均勻、中心突出。西部地區37.0mm，中北部地區41.9mm，東南部地區60.0mm。丹東市發生年初以來最大場次降水過程，平均降水量達106.2mm。

4)強度均勻。最大1h雨強為丹東寬甸縣毛甸子站34mm，全省最大1h雨強超過30mm的2站，其它均在30mm以下。

1.2 洪水

受降水影響，東部地區部分中小河流出現明顯的洪水過程。中小河流部分水文站洪峰流量統計表，見表2。選取代表站大蒲石河站、太平哨站繪制水位流量過程線，大蒲石河、太平哨水位流量過程線，見圖2。2020年大蒲石河站8月1日—11月30日共發生3次洪水過程，11月19日出現了本年度第二大洪峰；太平哨站共發生4次洪水過程，11月19日出現了本年度第三大洪峰。這在冬季發生是比較罕見的。

表2 中小河流部分水文站洪峰流量統計表

圖2 大蒲石河、太平哨水位流量過程線

2 降水成因分析

天氣氣候的異常是由大氣環流的異常導致的。以引起遼寧地區短時強降水的地面系統為主，大致有5種大尺度背景環流場類型，其按發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%)及臺風型(4%)，另外還有環流分型不明顯型(2%)[2]。

本次降水過程正是由江淮氣旋北上所致，江淮氣旋強度大，發展快，雖然發生頻率遠低于華北氣旋和蒙古氣旋，但其一旦生成，往往引起嚴重的洪澇災害。江淮氣旋是產生于江淮地區地區的低壓系統。其在春夏出現頻率較高。而2020年黑龍江省在11月中旬仍受江淮氣旋北上影響，實屬罕見。

11月18日08時地面圖上可以看出，地面場(a)及500hPa(b)位勢高度場分布圖，見圖3。此時江淮氣旋于山東地區生成，并由氣旋中心分別向東北-西南兩側伸出暖鋒-冷鋒，此時遼寧省正位于暖鋒控制下，降水開始加強(圖1)。相應500hPa(圖3(b1))中高緯為兩槽一脊，中低緯存在槽脊波動。東北冷渦位于巴爾喀什湖與貝加爾湖之間，冷空氣中心強度達-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。中低緯度河套地區存在一槽，下游脊加強，使得槽在東移過程中受到阻擋，并逐漸加深，形成地面的江淮氣旋。18日20時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(圖4)，幅度達2.6個緯度，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，槽前西南風增強，進一步引導江淮氣旋東移北上至遼寧省南部(圖3(a2))，降水此后開始逐漸減弱。19日08時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，降水結束[3]。

圖3 地面場(a)及500hPa(b)位勢高度場分布圖(1、2、3分別代表11月18日08時、18日20時及19日08時)

圖4 西太副高脊線位置

總的來說，本次初冬降水異常是在對流層高低層大尺度環流系統相互配合下形成的。500hpa高空場上，西太副高向北伸展，阻擋西側高壓脊東移；地面場上，本應多出現在春夏的江淮氣旋，在2020年11月中下旬形成，同時由于高壓脊的阻擋，在槽前西南氣流的引導下北上影響黑龍江省，形成了本次降水。

3 結 論

通過文章分析，得到如下結論：

1)2020年11月17日19時—19日08時，遼寧省發生了極為罕見的冬季降水，據統計，為1902年有實測資料以來11月最大場次降水，同時是2020年第2大場次降水。受降水影響，黑龍江省東部地區部分中小河流出現了洪水過程；

2)通過對500hPa高空場及地面場進行分析，表明本次降水過程是由于西太副高的北進阻擋了西側低壓槽的東移，使其在東移的過程中逐漸加深，從而在地面激發出冬季罕見的江淮氣旋，槽前的西南風引導江淮氣旋北上影響我省。之后隨著副高的南撤，天氣系統逐漸東移，降水結束。

3)遼寧省枯季一般盛行干燥的西偏北風氣流，晴多雨少，枯季降水量僅占全年的1/4，所以枯季的每一次降水對提高土壤墑情、水資源蓄存等方面有著積極作用。同時，及時對冬季降水特征進行記錄和總結，對今后的防汛及預測工作具有重要的借鑒意義。