黑龍江省2019年汛期降水異常的時空特征分析

趙 檸,王深義,韓 冰

（黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 引言

黑龍江省土地遼闊，位于我國最北部，地處中高緯，經緯度跨躍大，屬溫帶大陸性季風氣候，受西風帶環流系統和副熱帶環流系統交替影響[1]，降水存在復雜的時空分布特征和季節、年際變化。 全省年降水量總的分布趨勢是東部多、西部少，中部山區最多。全省降水季節差異大，夏季降水量最多，約占全年總降水量的64%；冬季最少，約占4%；春季和秋季則分別占14%和17%。 長期以來，降水特征一直是人們關注的熱點，每一次降水極端偏多事件發生，許多專家學者、業務人員都會對其進行多角度、多方位的深入研究， 探討揭示不同區域和不同時間尺度降水的異常特征[2-6]。

2019年6月1日-9月10日黑龍江省平均降水量為562.5 mm，比歷年同期偏多6 成，為1961年以來歷史第1 位，導致嫩江、松花江、黑龍江、烏蘇里江四大江河均發生超警戒水位洪水。 汛期降水異常引發的洪水和洪澇災害,對農業生產、水利、生態環境等國民經濟造成了很大的影響, 本文通過對2019年黑龍江省汛期(6-9月上旬)降水的特征與歷史汛期的降水特征進行對比，深入分析2019年汛期降水異常特征，有助于揭示黑龍江省汛期的降水變化規律，為預報預測、災害風險防控提供參考依據。

2 資料與方法

每年的6-9月是黑龍江省降水的集中期,稱為汛期,降水量約占全年降水量的64%。 本文采用黑龍江省2019年及1981-2010年6月1日-9月10日83個地面觀測站的逐日降水資料，除北極村、大慶、七臺河3 個地面觀測站數據缺失70%以上外， 數據基本連續完整，站點空間分布相對均勻，能夠較好地代表黑龍江省各地區的極端降水特性。 經過整理與篩選后，確定選擇其中的80 個地面觀測站數據資料進行研究。

3 降水異常空間分布特征

3.1 2019年汛期降水實況

2019年6月1日08 時-2019年9月11日08時， 全省平均降水量為562.5 mm， 比歷史同期多55.2%（歷史同期362.5 mm）。 整體呈現南多北少，東多西少的態勢。 累計降水量超過800 mm 的站點有3個：鶴崗929.8 mm、綏濱837.7 mm、富錦830.2 mm；大興安嶺大部、大慶南部、牡丹江西南部及龍江累計降水量為221.8-383 mm；其它地區400.9-929.8 mm。與歷史同期相比，黑河南部、伊春、齊齊哈爾大部、綏化大部、哈爾濱大部、三江平原大部、牡丹江大部及杜爾伯特多4 成-1 倍以上；大興安嶺大部少1-3 成；其它地區多1-3 成（圖略）。

3.2 汛期降水異常空間分布

3.2.1 極端降水閾值

通過百分位閾值法[7-12]統計分析發現(圖1)，黑龍江省汛期極端降水閾值分布在22.8-36.6 mm/d 之間，為中到大雨量級，平均為30.5 mm/d，相當于大雨量級，黑龍江省閾值分布不均，東西有明顯差異，西高東低，且呈現由中部分別向南北兩端遞減的趨勢。西部地區閾值較大，大部分站點高于平均值，其中青岡站閾值最大，為36.6 mm/d；東部大部地區閾值小于平均值，且呈零散塊狀分布在26.4-31 mm/d，個別站點的閾值明顯偏小； 極端降水閾值的最小值出現在大興安嶺北部，其中漠河站、呼中站閾值最小，為22.8 mm/d。

圖1 黑龍江省30 a 歷史同期（6月1日-9月10日）極端降水閾值空間分布

3.2.2 極端降水頻次和強度

2019年黑龍江省汛期極端降水頻次分布在0-10 d 之間（圖2a），分布極不均勻，齊齊哈爾訥河站頻次最多為10 d，綏濱、富錦站次之為9 d。呼中、新林、林甸、青岡4 站頻次為0，這4 個站并未在2019年汛期出現極端降水。 黑龍江省大部地區極端降水頻次超過4 d， 頻次分布較少的區域主要在大興安嶺、松嫩平原中部、三江平原南部及牡丹江局部地區。 如圖2b 所示，2019年黑龍江省汛期極端降水強度分布在0-79.7 mm/d 之間，黑龍江省大部地區極端降水強度超過40 mm/d，強度最大的是甘南站，強度最小的是呼中、新林、林甸、青岡4 站（強度為0）。 強度最大值與最小值之間差異較大，40 mm/d 以下呈零散的塊狀分布。

圖2 黑龍江省2019年汛期（6月1日-9月10日）(a)極端降水頻次空間分布和(b)極端降水強度空間分布

3.2.3 最大日降水量及連續降水日數

2019年黑龍江省汛期最大日降水量大部地區在50 mm 以上，其中北安、甘南、泰來、鶴崗、綏濱、雞東6 個站超過100 mm，最大為甘南170.4 mm，最小值出現在大興安嶺的呼中及塔河站，均在25 mm 以下，如圖3 所示。

圖3 黑龍江省汛期（6月1日-9月10日）最大日降水量空間分布

2019年黑龍江省汛期80 個地面觀測站平均最大連續降水日數為9.3 d， 其中鶴崗日數最多為23 d，全部出現在8月份；日數最少為4 d,出現在呼瑪、愛輝。

值得注意的是，極端降水閾值大，并不代表極端降水強度、極端降水頻次及最大日降水量也大，如：甘南站的極端降水強度、 最大日降水量均為各站最大，但極端降水閾值并不是最大，極端降水頻次也不是最多；綏濱、富錦兩站的極端降水閾值均處于低值區，但極端降水強度、極端降水頻次、最大日降水量卻并不處于黑龍江省低值區，相反，相比其它各站極端降水強度和最大日降水量均較大， 極端降水頻次也較多。

4 降水異常時間分布特征

4.1 汛期降水異常月分布特征

黑龍江省2019年汛期共出現異常331 站次，其中，8月出現最多，為139 站次，占總異常出現次數的42%， 其次為7月，104 站次， 占總異常出現次數的31.4%，6月和9月較少， 分別為48 站次和40 站次,占比14.5%和12.1%（表1）。 在本文中因黑龍江省2019年汛期結束時間為9月上旬， 故9月日降水量僅統計上旬數據資料，9月上旬黑龍江省降水出現異常的站次與整個6月出現異常的站次卻幾乎相當。

表1 黑龍江省汛期各月出現異常次數及占總異常次數百分比

4.2 汛期降水異常日分布特征

通過統計分析發現，2019年黑龍江省汛期強降水過程發生的頻繁時段開始于6月下旬， 結束于8月末(圖4)。 強降水過程主要發生在7月下旬到8月中旬。 2019年6月13日、28日，7月21日、24日、30日，8月7-8日、15-17日、26日，9月7日共計12 d出現降水異常事件。 12 d 中黑龍江省71 個站次有暴雨發生，265 個站次有大雨以上量級降水發生。 7月中旬以后強降水過程發生頻繁，7月15日-8月26日黑龍江省平均降水量達344.7 mm, 占汛期平均降水量的61.3%。

圖4 2019年6-9月黑龍江省逐日降水量的時間序列（mm）

5 主要結論

（1）黑龍江省2019年汛期降水呈南多北少，東多西少的態勢。 除大興安嶺大部外的其它地區均較歷史同期偏多，其中三江平原大部偏多1 倍以上；極端降水閾值在22.8-36.6 mm/d 為中到大雨量級，分布不均，西高東低，且由中部分別向南北兩端遞減；大部地區極端降水頻次達4 d， 最多為訥河10 d；極端降水強度超過40 mm/d，最大為甘南79.7 mm/d；部分區域最大日降水量超過100 mm， 最大為甘南170.4 mm；最大連續降水日數出現在鶴崗達23 d。

（2）極端降水閾值與極端降水強度、極端降水頻次及最大日降水量沒有明顯的正相關，如：甘南站的極端降水強度、最大日降水量均為各站最大，但極端降水閾值和極端降水頻次均不是最多。

（3）黑龍江省80 個地面觀測站共出現異常331站次， 其中8月出現最多， 占總異常出現次數的42%，其次為7月31.4%，6月和9月較少。

（4）黑龍江省2019年汛期強降水過程主要發生在7月下旬到8月中旬， 期間共計12 d 出現降水異常事件。 71 個站次降暴雨，265 個站次降大雨。