涪江流域持續(xù)性暴雨對遂寧農業(yè)影響---以2020年為例

楊雪肖微張渝杰張明毛單

(1.四川省遂寧市氣象局，四川 遂寧 629000；2.四川省攀枝花氣象局，四川 攀枝花 617000)

農業(yè)是對天氣變化非常敏感的行業(yè)。農業(yè)氣象災害是指在農業(yè)生產過程中由于不利的天氣或異常的氣候導致作物有明顯減產的總稱。隨著氣候變暖，極端、異常的天氣氣候事件頻繁出現(xiàn)，尤其夏季持續(xù)暴雨天氣給農業(yè)生產造成了非常嚴重的影響，許多專家學者對暴雨洪澇農業(yè)災害做過深入研究[1-4]。

遂寧市地處盆地中東部，屬于大陸季風氣候，雨熱同季，年降水量在930～980mm，耕地條件良好，農業(yè)生產是當地重要的經濟支撐。同時遂寧隸屬涪江流域，位于涪江中游，由于上游位于龍門山脈暴雨區(qū)，常常因為涪江上游(綿陽、德陽)等地持續(xù)性暴雨，造成干流的流域性洪災。2020年8月11—18日涪江流域出現(xiàn)40a一遇的暴雨洪澇，給遂寧地區(qū)帶來嚴重損失。本文基于氣象角度，對該過程天氣形勢、水汽條件以及預報著眼點進行分析，旨在合理利用氣象資源，以期對該地區(qū)農業(yè)防災減災有所幫助。

1 降水概況

2020年8月11—18日，涪江上游(綿陽、德陽)出現(xiàn)了歷史上最強的特大暴雨天氣，降水總量、特大暴雨站數、總體降水強度均創(chuàng)歷史極值。過程雨量250mm以上458站，500mm以上站286站，800mm以上站70站，超過1000mm以上13站。綿陽全市平均累計雨量達463.6mm，比有氣象記錄以來的歷史極值多138.6mm。最大雨量為綿陽安州區(qū)迎新鄉(xiāng)1266.9mm，最大1h雨量達131.5mm。8月11—18日8d中有6d出現(xiàn)了大暴雨或特大暴雨。連續(xù)大暴雨天氣致使7月下旬—8月24日共35d的平均累計降水量達811.6mm，超過綿陽市常年汛期5—9月降水總量(799.7mm)，其中北川站達1186.8mm。

2020年8月12日夜間—13日白天(12日20∶00—13日20∶00)，遂寧出現(xiàn)一次區(qū)域性大暴雨天氣過程。170個測站中達到50mm及以上的有136個測站，占80.0%；達到100mm及以上的有99個測站，占58.2%，降水過程從12日16∶00開始到13日10∶00，維持了18h，過程累計最大雨量出現(xiàn)在蓬溪城區(qū)228.6mm，最大小時雨強出現(xiàn)在13日00∶00的蓬溪城區(qū)85.2mm。

2 天氣形勢分析

2.1 第1階段降水(2020年8月11—13日)

500hPa呈現(xiàn)典型的先阻后移型暴雨形勢，11日08∶00亞歐中高緯呈現(xiàn)一槽一脊的環(huán)流形勢，巴湖北部有低渦存在，底部分裂小槽東移南下，青藏高原多短波槽活動，短波槽與東移高原槽在川西高原東部合并疊加加深影響西部沿山。11日08∶00副高西伸點位于江西境內，12日08∶00副高西進至湖北境內，使得川西高原低槽停滯，槽前強盛的西南氣流與副高外圍的暖濕氣流共同影響涪江上游，槽前正渦度平流使得低層低值系統(tǒng)發(fā)展加強，在500hPa高層氣流的作用下，低層系統(tǒng)持續(xù)作用盆地西部。13日02∶00副高略有東退，高空槽位置緩慢東移，槽前引導氣流影響綿陽、德陽南部以及遂寧大部。14日高空槽東移減弱，第1階段降水趨于結束。

700hPa上空，11日08∶00在陜甘南部—綿陽西部沿山有切變線控制，并伴有一支西南低空急流，經向風速達到10m·s-1，見圖1a，暴雨區(qū)位于低空急流左側切變線右前側；12日08∶00切變線緩慢東移，控制綿陽、德陽西部，低空急流維持，暴雨區(qū)移至綿陽、德陽中部地區(qū)；13日02∶00，隨著北部冷式切變南下，西南暖濕氣流不斷加強，鋒生暖式切變，在遂寧附近形成低空切變線，西南低空急流移動至盆地東部,經向風達到12m·s-1以上，見圖2b，造成遂寧以及周邊暴雨和大暴雨天氣。

圖1 涪江流域、遂寧市雨量圖

圖2 500hPa高度場(等值線，gpm)、700hPa經向風速(陰影,m·s-1)和850hPa流場(箭頭，m·s-1)

850hPa上11日08∶00盆地西部無明顯低值系統(tǒng)存在，但有一支顯著東風氣流在盆地西部沿山輻合，受地形阻擋，強迫抬升，形成沿山暴雨，同時西部沿山屬于顯著濕區(qū)，也是形成暴雨的有利因素。12日08∶00在綿陽—德陽中部有切變線影響，與暴雨落區(qū)一致；13日02∶00偏南氣流加強達到急流，偏北風與偏南風在遂寧交綏，形成低渦。

2.2 第2階段強降水(2020年8月15—17日)

500hPa上本輪持續(xù)性暴雨過程為副高阻擋型，副高穩(wěn)定控制在湖北宜昌附近，東部脊線位于N30°～35°，川西高原有小槽與北方低值系統(tǒng)東移發(fā)展合并影響盆地西北部，涪江上游處于東高西低的環(huán)流形勢，副高的穩(wěn)定，使得低槽移動緩慢或停滯，造成盆地西北部強降水天氣。

700hPa上15日08∶00甘肅南部有切變線影響，受孟灣西南氣流影響，在盆地西北部有風速的輻合，15—16日切變線南下，呈東北—西南走向影響綿陽—德陽，西南風加強達到急流標準,經向風達10～12m·s-1，見圖2c，良好的系統(tǒng)配置形成了131.5mm·h-1的降水。

850hPa上涪江上游受倒槽切變和南海輸送的東南急流影響，見圖2c、d，配合飽和濕區(qū)的作用，非常有利于低層抬升，增強降水量級；同時700hPa和850hPa的切變線水平距離較近，垂直結構上更有利于深對流的發(fā)生，加強上升氣流的攻勢；另外，700hPa和850hPa低空急流交匯處，見圖2d，也是暴雨天氣發(fā)生的有利地區(qū)。

3 水汽條件

持續(xù)的水汽供應是形成暴雨的必要條件之一，暴雨的維持要求在大尺度流場上有充足的水汽輸送和強烈水汽輻合[5]，而暴雨區(qū)水汽輻合主要集中在低層，850hPa以下的邊界層內水汽通量輻合量約占整層輻合總量的56%，以偏南風水汽輸送為主[6]。

此次過程中低層有2支水汽路徑，700hPa來自阿拉伯海偏西氣流，在孟加拉灣附近向北輸送，經過云南到達四川盆地；850hPa來自南海偏南水汽，經過貴州、重慶進入四川。2支氣流均達到急流標準(12m·s-1以上)，尤其是850hPa偏南氣流帶來充沛的水汽。2020年8月11日08∶00，如圖3a所示，涪江上游由一條16～18g·kg-1的等比濕線所包圍的，由西南向東北伸展的高濕區(qū)域，850hPa偏南急流向盆西輸送，提供了降水源源不斷的基礎，配合水汽通量強輻合區(qū)，中心強度達到-20×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1，涪江上游普降暴雨，而-10×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1所包括區(qū)域與暴雨區(qū)域重合。13日02∶00，隨著系統(tǒng)的東移，16～18g·kg-1高比濕區(qū)移至盆地東部，低空急流水汽輸送至盆地中東部，涪江上游水汽通道被截斷，涪江中游處于大范圍的水汽通量輻合區(qū)，而涪江上游轉為水汽通量輻散區(qū)。從圖3c水汽綜合圖上看，涪江上游比濕第2次增強，達到16g·kg-1，偏南急流經過盆地東部，在盆地西部沿山輻合，在廣元、綿陽西部明顯水汽通量輻合，開始第2階段降水。16日05∶00，涪江上游比濕有所下降，但隨著850hPa水汽的持續(xù)輸送，水汽通量輻合達到最強，中心值達-30×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1，造成涪江上游最大24h雨量達到495.7mm。此次過程雨帶的移動與水汽條件較為吻合，尤其是水汽通量散度的強度與雨帶的強度成正比。

圖3 850hPa比濕場(陰影，g·kg-1)、流場(箭頭，pa·s-1)以及水汽通量散度場(等值線，g·cm-2·hPa-1·s-1)

4 降水預報著眼點分析

實際預報業(yè)務中，主觀預報常參考數值模式產品，此次過程2020年8月11—12日、15—17日暴雨天氣數值模式把握較好，量級和落區(qū)定位較為明確，但12日20∶00—13日20∶00的降水與實況存在一定的偏差，從模式降水與實況的對比來看，EC降水落區(qū)明顯偏西，見圖4a、b。因此，本文著重分析12日20∶00—13日20∶00暴雨天氣預報著眼點。本文所用數值模式來自業(yè)務工作中最常使用的歐洲中心全球模式(簡稱EC)，EC作為全球模式，物理參數化不完善，對中小尺度預報效果欠佳，尤其是四川盆地這種地形復雜并伴有對流性降水的預報具有一定的局限性，雨帶或落區(qū)經常出現(xiàn)系統(tǒng)位置偏差[7,8]。

圖4 四川2020年12日20∶00—13日20∶00降水分布圖

4.1 預報形勢和濕度場分析

從12日08∶00起報的數值模式來看，強降水發(fā)生時段，13日02∶00EC模式沒有預報副高588線東退，高空低槽控制盆地西部，涪江中下游處于副高外圍584線暖濕氣流中，具有高能高濕的特點。700hPa上在遂寧地區(qū)附近有明顯低渦發(fā)展，并自西南到東北移動，同時盆地東部西南低空急流建立，根據天氣學理論，低渦中心以及其移動的右前側、低空急流左側最有利于暴雨發(fā)生。從850hPa的風場和高度場分析，見圖5c、d，偏南急流位于川渝交界處，急流風速達到16～20m·s-1，利于不穩(wěn)定能量和水汽的輸送，同時增加了層結不穩(wěn)定度，其左側100km易發(fā)生暴雨，同時，850hPa高度場與700hPa類似，在遂寧附近有低渦生成，這種中低層天氣尺度系統(tǒng)垂直分布，有利于環(huán)流中上升運動的加速，形成深對流，產生強降水。另外，低渦的生成與發(fā)展與降水的反饋作用有關，降水蒸發(fā)凝結作用使得低渦進一步發(fā)展，低渦的加強使得降水增強[9]。因此，從EC形勢場的天氣學分析來看，預報中上升運動輻合區(qū)偏東，在遂寧地區(qū)附近有強動力作用，并且中低層有低渦切變、低空急流等天氣系統(tǒng)配合，在客觀預報的基礎上，主觀訂正考慮降水落區(qū)向東調整1～2經度，有區(qū)域暴雨，部分地方有大暴雨或特大暴雨。

圖5 EC預報13日02∶00模式產品

從12日08∶00起報的比濕場來看，四川盆地東部屬于高比濕區(qū)，700hPa比濕大于12g·kg-1，850hPa比濕大于16g·kg-1，根據經驗預報，已達到四川盆地暴雨標準，而涪江上游700hPa比濕為10g·kg-1，850hPa比濕僅12～14g·kg-1，比濕條件欠佳，不利于暴雨發(fā)生，比濕高值區(qū)位于四川盆地中東部，有利于強降水在涪江中下游發(fā)生。

4.2 不同時次模式降水

對于12日20∶00—13日20∶00降水預報，同一模式不同時次起報的降水不斷調整，從鄰近4個時次的降水預報連續(xù)性來看，10日08∶00起報的暴雨主要位于盆地西北部，涪江上游降水以大雨到暴雨為主，遂寧區(qū)域預報大雨量級，10日20∶00起報的降水范圍明顯擴大，強度增強，預報盆地西部暴雨，部分地方大暴雨天氣，雨帶有所東擴，遂寧區(qū)域大雨，局地暴雨。11日20∶00以及12日08∶00起報的降水預報，雨帶不斷向東調整，預報遂寧北部暴雨。從4個時次起報模式降水來看，模式對暴雨落區(qū)有向東調整的趨勢，有利于主觀預報向東訂正。

5 持續(xù)暴雨對農業(yè)影響

由于涪江上游持續(xù)性暴雨的發(fā)生，涪江遂寧段先后經歷“8·12”、“8·13”、“8·16”等3次超警洪水過程。梓江、瓊江、沈水河等3條河流出現(xiàn)了超保洪水，芝溪河、荷葉溪、金家河等3條河流出現(xiàn)了超警洪水。特別是“8·16”涪江特大洪水，涪江射洪水文站洪峰流量達到24100m3·s-1，是近40a一遇洪水，在保證水位以上的持續(xù)時間長達58h，在警戒水位以上的持續(xù)時間長達78h，是1981年“7·14”特大洪水后，遂寧區(qū)域出現(xiàn)了量級最大、來勢最猛、持續(xù)時間最長、波及范圍最廣的特大洪水。

圖6 EC模式不同時次對2020年8月12日20∶00—13日20∶00降水預報

暴雨洪澇的出現(xiàn)，致使土地排水不暢，土壤空隙被填，造成陸生植物根系活動受限，導致缺氧，使得農作物減產。另外，暴雨洪澇直接淹沒農作物，植物新陳代謝呼吸受阻，持續(xù)時間越長，淹沒高度越高，影響危害越嚴重。持續(xù)強降雨造成的“8.16”涪江特大洪水中，遂寧范圍內，5個縣(市、區(qū))及經開區(qū)53個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)429個村14.1萬人受災，農作物受災9353.3hm2、成災5046.7hm2、絕收2333.3hm2，其中糧食作物受災7133.3hm2、成災4040hm2、絕收1667hm2，果園受災340hm2，損毀大棚13.4hm2，種植業(yè)經濟損失1.6億元；圈舍倒塌損毀1.04hm2，因災死亡大牲畜3頭、小牲畜725只、家禽1.9萬只，養(yǎng)殖業(yè)經濟損失0.07億元；魚塘受災202.7hm2，漁業(yè)經濟損失0.18億元；提灌站損毀187座8086kW，農機行業(yè)經濟損失0.26億元；船山區(qū)唐家鄉(xiāng)中藥材幾乎全被水淹，受災54.7hm2，絕收7.3hm2；老池鎮(zhèn)蔬菜被水淹，受災444hm2、成災92hm2、絕收53.7hm2；射洪市洋溪鎮(zhèn)合眾農業(yè)加工設施被淹，損失300～400萬元；大英縣回馬鎮(zhèn)花園村、團結村133.3hm2農作物被淹；經開區(qū)新橋鎮(zhèn)順河村、順江村、小壩村、黃連沱村等9個村253.3hm2耕地被洪水沖毀；蓬溪縣荷葉鄉(xiāng)涪興壩村133hm2蔬菜被淹。

6 加強預警預報與農業(yè)防御措施

氣象預報在指導農業(yè)生產中有重要作用，是防御和減輕氣象災害的關鍵環(huán)節(jié)，提升天氣預報準確率和精細化水平是適應“面向民生、面向生產、面向決策”公共氣象服務需求的根本保障[10]，依靠區(qū)域觀測站點、數值模式、集合預報、衛(wèi)星雷達等現(xiàn)代先進手段，進一步提高定量化、精細化氣象要素和災害性短時臨近預報能力，切實細化天氣預報預警落區(qū)和時間，從短時、短期到中長期氣候趨勢，氣象部門可結合不同農作物生長發(fā)育階段，開展多形式多通道的農業(yè)氣象特色服務，以確保糧食安全，確保農業(yè)經濟快速發(fā)展。

在全球氣候變暖的大背景下，極端災害性天氣事件頻繁出現(xiàn)，嚴重影響了農業(yè)生產的順利開展，可在天氣預報的基礎上科學指導農業(yè)生產，不斷提高人工影響天氣作業(yè)能力，加速完善農業(yè)預警預報體系，加強氣象、農業(yè)、水利和應急管理部門之間聯(lián)系合作機制，共享氣象、水文等信息，提高災害處置效率[11]。暴雨發(fā)生前，對涪江上游地區(qū)的連續(xù)性較強降水過程進行預警，提醒涪江沿岸蔬菜基地注意繼續(xù)防范洪水影響，暴雨發(fā)生后，堅持分類指導，科學施策，及時排澇，防止農作物長時間受淹，抓住降水后晴好天氣，用藥防止病蟲害[12]，對因災倒伏、受災相對較輕的糧食作物迅速扶直禾苗、清水洗苗、促進作物恢復生長，對因災絕收的田地，指導搶種改種適銷對路、生育期適中的秋洋芋、秋玉米、秋大豆、秋紅薯、秋菜等晚秋作物。

7 小結

2020年8月11—18日涪江流域出現(xiàn)了歷史罕見的持續(xù)性暴雨天氣，過程持續(xù)時間長，總雨量超過極值，范圍覆蓋廣，造成了涪江中游遂寧段嚴重暴雨洪澇災害。

此次暴雨過程分為2個階段，第1階段為全川型，自東向西移動性暴雨過程，是典型的先阻后移的形勢，配合低渦和低空急流的擺動；第2階段屬于盆地西部典型阻擋型暴雨，中低層有切變線和低空急流的垂直疊加。

此次過程雨帶的移動與水汽條件較為吻合，尤其是水汽通量散度的強度與雨帶的強度成正比。

EC模式降水與實況雨帶存在偏差，通過形勢動力診斷、水汽條件對比、不同時次起報的降水趨勢，在客觀模式降水的基礎上，雨帶向東調整1～2經度。

此次持續(xù)性暴雨對涪江遂寧段造成嚴重農業(yè)災害，合理運用氣象資源，增強農業(yè)防災能力，提高災害處置效率，最大限度減輕洪澇暴雨對遂寧農業(yè)生產帶來的影響是服務的重要領域。