黃土高原地區(qū)1766—1950年雨季開始時(shí)間及其對(duì)夏季風(fēng)的響應(yīng)

劉 歡，潘 威

（陜西師范大學(xué) 西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究院，西安710062）

黃土高原地區(qū)1766—1950年雨季開始時(shí)間及其對(duì)夏季風(fēng)的響應(yīng)

劉 歡，潘 威

（陜西師范大學(xué) 西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究院，西安710062）

利用黃河中游陜縣站和永定河下游盧溝橋站逐日平均水位記錄，以首次漲水超過0.64 m作為汛期建立的標(biāo)志，在“侯”尺度下重建了黃河以及永定河汛期開始時(shí)間距平序列，黃河中游序列開始于1919年，永定河下游開始于1912年。研究時(shí)段內(nèi)，黃河中游平均入汛時(shí)間在7月5—10日、永定河在7月16—20日。相比黃河中游，永定河入汛時(shí)間比較穩(wěn)定，汛期開始時(shí)間基本維持在6月底7月初，而黃河中游波動(dòng)非常大，最早在3月份就入汛，最晚在10月份才進(jìn)入汛期。而二者的入汛時(shí)間距平序列都與夏季風(fēng)強(qiáng)度序列成反相關(guān)關(guān)系，即在夏季風(fēng)強(qiáng)的階段，入汛時(shí)間偏晚；夏季風(fēng)弱的時(shí)候則偏早。結(jié)果表明：夏季風(fēng)的強(qiáng)度影響著我國南北雨季的開始時(shí)間，夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，我國南方地區(qū)雨季開始時(shí)間提前，北方雨季開始時(shí)間推遲；在夏季風(fēng)弱的年份，則相反。

黃河；永定河；入汛；水位；黃土高原；夏季風(fēng)強(qiáng)度

聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）發(fā)表的第三次氣候變化評(píng)估報(bào)告指出，20世紀(jì)北半球的溫度增幅可能是過去1000年中最高的。該報(bào)告并指出區(qū)域變化不是孤立的,全球變化不是區(qū)域變化的簡單集合,區(qū)域變化既可以認(rèn)為是全球變化的區(qū)域表現(xiàn)，又可以認(rèn)為是全球變化的區(qū)域響應(yīng)（IPCC，2001）。黃土高原地區(qū)作為世界上黃土分布面積最大的地理單元，氣溫和降水都呈現(xiàn)出對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)現(xiàn)象。姚玉璧等（2005）研究指出，20世紀(jì)后40年黃土高原地區(qū)氣溫呈增加趨勢，而降水呈不斷減少趨勢。氣溫和降水的變化對(duì)這一地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了很大的影響，了解這一地區(qū)氣溫和降水發(fā)生變化的影響因子，對(duì)黃土高原地區(qū)氣候預(yù)測以及防災(zāi)減災(zāi)都有很好的指導(dǎo)作用。而夏季風(fēng)作為影響我國東部季風(fēng)區(qū)降雨的主要因素，其在黃土高原地區(qū)扮演著什么樣的角色？影響機(jī)制又是怎樣的？前人學(xué)者在這方面投入了大量的精力，以期能夠有所收獲。

1996年，趙漢光和張先恭（1996）即通過研究證明，夏季風(fēng)的強(qiáng)度與夏季風(fēng)雨帶的位置之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。郭其蘊(yùn)（1985，1988）、呂俊梅等（2004）以及李春和韓笑（2008）從不同角度對(duì)夏季風(fēng)強(qiáng)度與我國夏季降雨量的關(guān)系進(jìn)行了研究，最終都得出了同樣的結(jié)論：即夏季風(fēng)強(qiáng)時(shí)我國長江流域多雨，華北地區(qū)少雨；夏季風(fēng)弱時(shí)相反。滿志敏（2000）通過對(duì)光緒三年大旱的研究也證明，亞洲季風(fēng)強(qiáng)度的變化是出現(xiàn)這次大旱的主要原因。這些研究都證明了夏季風(fēng)強(qiáng)度變化與我國東部降雨之間存在著某種關(guān)系。而江志紅等（2006）試圖從東亞夏季風(fēng)的推進(jìn)過程中找出其對(duì)我國夏季降水的影響機(jī)制，從而得出在夏季風(fēng)爆發(fā)早的年份，其北推比較快，華北地區(qū)雨季較長，降雨偏多。這些研究基本上把夏季風(fēng)對(duì)我國東部季風(fēng)區(qū)降雨的影響機(jī)制解釋清楚，為后續(xù)的研究奠定了很好的基礎(chǔ)。

但是這些研究并沒有把夏季風(fēng)雨帶是如何從長江流域推進(jìn)到黃河流域，以及在此過程中對(duì)雨季開始時(shí)間產(chǎn)生影響的機(jī)制揭示清楚。而且這些研究主要集中于研究夏季風(fēng)強(qiáng)度以及夏季風(fēng)來臨時(shí)間的早晚對(duì)我國降水多少的影響，尤其是對(duì)長江中下游梅雨期雨量以及雨期長短的影響，對(duì)于夏季風(fēng)強(qiáng)度對(duì)黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間的影響并沒有很好的揭示說明。潘威等（2012a，2012b）利用清政府布設(shè)在黃河中游萬錦灘和永定河下游盧溝橋上的水位志樁所載漲水時(shí)間，建立了1766—1911年黃河中游入汛時(shí)間序列和1761—1911年的永定河入汛時(shí)間序列，并對(duì)這兩條河的入汛時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度的關(guān)系做了初步的揭示。本文在此基礎(chǔ)上，利用民國時(shí)期的水文觀測記錄，把序列延長至1950年，覆蓋了小冰期向現(xiàn)代暖期轉(zhuǎn)換這一重要?dú)夂蚴录臅r(shí)段。通過和夏季風(fēng)強(qiáng)度序列進(jìn)行比較，試圖闡明黃土高原地區(qū)汛期開始時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系及其影響機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 資料簡介

20世紀(jì)20年代前后，我國開始了近代科學(xué)的水文觀測工作，陸續(xù)在各河上設(shè)立水文觀測站，形成了大量的水文觀測數(shù)據(jù)。1955年，黃河水利委員會(huì)把1919—1953年黃河流域各水文觀測站的資料進(jìn)行整理匯編，并予以刊印。文中所用的黃河中游陜縣站（位于在今河南省三門峽市陜縣老縣城北門外）的水文資料即在此列。該站初設(shè)于1919年，我們從中獲得陜縣站1919—1950年32個(gè)年份的水位資料（黃河水利委員會(huì)，1955）。1956年，我國水利部水文局將華北區(qū)的水文資料公布出版。從中，我們得到永定河上的盧溝橋站1912—1949年38個(gè)年份的水文觀測記錄（中國水利部水文局，1956）。清朝時(shí)期已經(jīng)陸續(xù)在境內(nèi)多條河流上設(shè)立水位志樁，用以指示水位和防洪，并規(guī)定漲水高度大于0.64 m要奏報(bào)，這樣就形成了大量的關(guān)于志樁水位的奏報(bào)檔案（莊宏忠，2012）。目前，這些奏報(bào)資料比較分散，前人已對(duì)這些志樁水位資料進(jìn)行過系統(tǒng)的搜集整理研究工作。

依據(jù)清代水位志樁管理制度，單次漲水高度大于0.64 m才會(huì)啟動(dòng)奏報(bào)行為。單次漲水超過0.64 m對(duì)于黃土高原地區(qū)來說，意味著雨帶已從長江中下游地區(qū)北進(jìn)到黃土高原地區(qū)，雨季開始。這樣就可以把區(qū)域內(nèi)河流首次漲水超過0.64 m的時(shí)間與雨季開始時(shí)間建立聯(lián)系，即前者可以指代后者。將首次漲水超過0.64 m的日期（月/日）轉(zhuǎn)換為“侯”尺度（月/侯），即7月1日作為7/1，即7月的第1個(gè)侯，作為雨季開始的標(biāo)志。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Survey of study area

1.2 資料的處理

本文把河流首次漲水超過0.64 m的日期作為汛期開始的標(biāo)志，對(duì)得到的水文資料進(jìn)行加工處理，這樣建立起黃河中游入汛時(shí)間與永定河入汛時(shí)間序列，并與葛全勝等（2007）揭示的長江中下游梅雨帶結(jié)束時(shí)間相對(duì)應(yīng)發(fā)現(xiàn)，在長時(shí)間尺度上，長江中下游地區(qū)梅雨結(jié)束時(shí)間與這兩條河流的入汛時(shí)間之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即梅雨結(jié)束后，這兩條河流進(jìn)入汛期。這和夏季風(fēng)雨帶由長江流域向北方逐步推進(jìn)的特征相符合。

黃河中游地區(qū)位于我國半干旱與半濕潤地區(qū)，雨季有豐沛的降雨，加之黃河中游支流眾多，流域面積廣大，支流來水大量補(bǔ)給黃河水，因此黃河中游水量在中上游來水中占很大比例。陜縣站位于黃河中游向下游過渡的地區(qū)，控制著黃河中游的所有來水，盧溝橋站控制著永定河上游全部來水，兩者結(jié)合起來控制著黃土高原地區(qū)的所有水網(wǎng)結(jié)構(gòu)。因此，陜縣站和盧溝橋站的汛期水位情況可以很好地反映黃土高原地區(qū)的降水情況，即黃河中游和永定河進(jìn)入汛期時(shí)，黃土高原地區(qū)雨季開始。這樣我們就可以認(rèn)為，長江中下游地區(qū)梅雨結(jié)束時(shí)間與黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間是相對(duì)應(yīng)的，即長江中下游的梅雨結(jié)束，黃土高原地區(qū)雨季開始。

2 結(jié)果與分析

2.1 入汛時(shí)間的波動(dòng)

潘威等（2012a，2012b）根據(jù)清代布設(shè)在黃河上的水位志樁記錄，以首次漲水超過0.64米作為汛期建立的標(biāo)志，恢復(fù)了黃河中游三門峽（即陜縣）1766—1911年116年的黃河主汛期開始時(shí)間序列以及永定河盧溝橋站1736—1911年以來110年的汛期開始時(shí)間序列。與本研究所用的資料不僅是關(guān)于同一站點(diǎn)水位的記錄，汛期建立標(biāo)準(zhǔn)也一致，因此我們把兩次研究得到的汛期建立時(shí)間結(jié)合起來，依據(jù)黃河中游汛期開始時(shí)間多年平均值7/2，即7月5—10日，以及永定河的7/4，即7月16—20日，在侯尺度下建立了研究時(shí)段內(nèi)兩條河流的汛期開始時(shí)間距平（圖2）。并將其與郭其蘊(yùn)等（2003，2004）根據(jù)英國整理的海平面氣壓 SLP記錄和NCEP的SLP資料，建立的1873—2000年東亞季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)Ism曲線進(jìn)行比較。

圖2 黃河中游、永定河入汛時(shí)間距平與夏季風(fēng)強(qiáng)度Fig.2 Time anomaly of f ood season onset of the middle reaches of Yellow River and Yongding River

從圖2中可以看出，在研究時(shí)段內(nèi)，黃河中游的入汛時(shí)間變化非常大，最早在3月份進(jìn)入汛期，最遲在10月份才入汛；相比而言，位于黃土高原東北部，流域面積小很多的永定河，入汛時(shí)間就比較平穩(wěn)，始終處于平均水平?？傮w上二者之間的變化趨勢是一致的，尤其是在一些入汛時(shí)間波動(dòng)大的年份，一致性更加明顯。同時(shí)，和夏季風(fēng)強(qiáng)度曲線比較發(fā)現(xiàn)，入汛時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度之間存在一些明顯的反相關(guān)關(guān)系，即夏季風(fēng)強(qiáng)的時(shí)候，兩條河流進(jìn)入汛期的時(shí)間普遍偏晚，反之則早。因兩條河流的入汛代表黃土高原地區(qū)進(jìn)入汛期，所以可以看出在夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，黃土高原地區(qū)入汛時(shí)間推遲，反之則提前。而且這種關(guān)系在入汛時(shí)間波動(dòng)大和夏季風(fēng)強(qiáng)弱變化明顯的年份更加顯著。

2.2 雨帶推移

趙漢光和張先恭（1996）研究發(fā)現(xiàn)在夏季風(fēng)來臨早的年份，當(dāng)年夏季風(fēng)強(qiáng)度以強(qiáng)為主；反之夏季風(fēng)來臨遲的年份，則當(dāng)年夏季風(fēng)強(qiáng)度以弱為主。反過來，我們就可以認(rèn)為夏季風(fēng)強(qiáng)的年份一般可以指示該年夏季風(fēng)來臨早；反之夏季風(fēng)弱的年份可以指示該年夏季風(fēng)來臨遲。在上文的比較中我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間偏晚；夏季風(fēng)弱的年份，黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間偏早。也就是說，在夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，夏季風(fēng)進(jìn)入我國南方的時(shí)間比較早，而到達(dá)黃土高原地區(qū)比較晚。我們已經(jīng)知道夏季風(fēng)雨帶是由長江流域向黃土高原地區(qū)推移的。那么，這一早一晚剛好揭示了雨帶由長江流域向黃土高原地區(qū)推進(jìn)的時(shí)間特征，揭示了長江流域入梅時(shí)間與黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間上的對(duì)應(yīng)性。

春季4月份，夏季風(fēng)雨帶在我國南方地區(qū)爆發(fā)后，首先進(jìn)入長江流域，形成梅雨。7月中旬夏季風(fēng)雨帶繼續(xù)北進(jìn)到黃土高原地區(qū)，使黃土高原地區(qū)進(jìn)入雨季。隨后，從9月份開始，夏季風(fēng)雨帶開始南撤，我國雨季結(jié)束。在夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，夏季風(fēng)雨帶由南向北推移的速度比較快，長江流域入梅時(shí)間就會(huì)提前，而黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間卻比較晚，說明雨帶在長江流域的時(shí)間比較長，梅雨結(jié)束時(shí)間晚，從而導(dǎo)致雨帶繼續(xù)北進(jìn)的時(shí)間比較晚，黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間推遲。夏季風(fēng)弱的年份則相反，導(dǎo)致黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間提前。這樣，兩者的結(jié)合證明了夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，我國南方地區(qū)進(jìn)入雨季的時(shí)間普遍提前，而北方地區(qū)進(jìn)入雨季的時(shí)間普遍推遲；反之，南方進(jìn)入雨季的時(shí)間推遲，北方進(jìn)入雨季的時(shí)間提前。

楊煜達(dá)等（2006）關(guān)于云南雨季開始時(shí)間的研究認(rèn)為從 18 世紀(jì)初云南雨季開始期逐漸轉(zhuǎn)向偏早, 至 19 世紀(jì)開始后, 雨季開始期逐漸轉(zhuǎn)向偏遲,到 1911 年以后雨季開始期又開始轉(zhuǎn)向偏早。永定河入汛時(shí)間比較穩(wěn)定，但是從黃河中游入汛時(shí)間變化中可以看出，18世紀(jì)后期黃河中游入汛時(shí)間偏晚，至19世紀(jì)，入汛時(shí)間逐漸轉(zhuǎn)向偏早，入汛時(shí)間最早的年份即出現(xiàn)在這一時(shí)期，到19世紀(jì)70年代，入汛時(shí)間又逐漸轉(zhuǎn)向偏晚。由此可以看出，黃河中游入汛時(shí)間的變化與云南雨季開始時(shí)間的變化是相反的,也就再次證明了夏季風(fēng)的強(qiáng)度變化，影響著我國南北方的雨季開始時(shí)間，使南北方雨季開始時(shí)間早晚變化相反。

2.3 華北雨季早晚與夏季風(fēng)

光緒三年（1877年）和1928年黃土高原地區(qū)都曾出現(xiàn)大范圍的干旱，但在雨季開始時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度上并沒有很明顯的關(guān)系。相反，從圖2中可以看出1895年是研究時(shí)段內(nèi)黃河中游與永定河入汛時(shí)間最早、夏季風(fēng)強(qiáng)度最弱的一年，也就是說該年黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度之間反相關(guān)關(guān)系最明顯，但是該年并沒有發(fā)生重大旱澇事件。由此可以看出，黃土高原地區(qū)是否出現(xiàn)旱澇災(zāi)害，與降雨量多少之間并沒有直接的聯(lián)系，而是與發(fā)生降雨的時(shí)間有關(guān)，而黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間和夏季風(fēng)強(qiáng)度之間具有明顯的反相關(guān)關(guān)系，由此可以推測，夏季風(fēng)強(qiáng)度是影響我國黃土高原地區(qū)旱澇變化的主要因素。

黃土高原地區(qū)旱澇災(zāi)害的形成與發(fā)生降雨的時(shí)間之間有很大的關(guān)系，而降水的發(fā)生和充足的水汽是分不開的。滿志敏（2000）和董安祥等（2014）的研究發(fā)現(xiàn)，光緒三年（1877年）和1928年，黃土高原地區(qū)出現(xiàn)旱災(zāi)的原因雖然是多方面的，但最主要的原因就是因?yàn)槿狈ο募撅L(fēng)帶來的暖濕氣流。我國東部季風(fēng)區(qū)的水汽的來源與夏季風(fēng)雨帶有很大關(guān)系。而副高北側(cè)的冷暖氣流交綏地帶是我國東部地區(qū)重要的降水帶，其西伸北進(jìn)決定了我國哪些地區(qū)進(jìn)入雨季。副高季節(jié)性北進(jìn)過程中有兩次跳躍過程，第一次跳躍決定了長江中下游地區(qū)入梅的時(shí)間，第二次北跳使長江中下游地區(qū)梅雨期結(jié)束，同時(shí)華北地區(qū)進(jìn)入雨季（周淑貞等，1997）。因此，我國黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間與副高的季節(jié)性西伸北進(jìn)是分不開的。

3 結(jié)論

（1）流域面積覆蓋黃土高原地區(qū)大部的黃河中游的入汛時(shí)間變化非常大，相比而言，黃土高原東北部的永定河入汛時(shí)間就比較穩(wěn)定，基本處于平均水平。

（2）夏季風(fēng)強(qiáng)度與我國不同地區(qū)進(jìn)入汛期的時(shí)間有直接的聯(lián)系。在夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，我國南方地區(qū)進(jìn)入汛期的時(shí)間普遍提前，而北方地區(qū)進(jìn)入汛期的時(shí)間普遍推遲；相反，在夏季風(fēng)弱的年份，我國南方地區(qū)進(jìn)入汛期的時(shí)間普遍推遲，而北方地區(qū)進(jìn)入汛期的時(shí)間普遍提前。

（3）夏季風(fēng)指數(shù)與雨季開始時(shí)間呈反相關(guān)關(guān)系，即夏季風(fēng)強(qiáng)的年份，黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間推遲，夏季風(fēng)弱的年份雨季開始時(shí)間提前。夏季風(fēng)強(qiáng)度越大波動(dòng)越大，反相關(guān)關(guān)系越明顯。這一現(xiàn)象說明了夏季風(fēng)強(qiáng)度的波動(dòng)是導(dǎo)致黃土高原地區(qū)雨季開始時(shí)間產(chǎn)生波動(dòng)的主要原因，而夏季風(fēng)的強(qiáng)度變化又是和副高的季節(jié)性西伸北進(jìn)分不開的。

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The initial time of the rainy season on the Loess Plateau during 1766—1950 and its response to the summer monsoon

LIU Huan, PAN Wei
(Center of Historical Environment and Socio-Econonmic Development in Northwest China, Shaanxi Normal University, Xi'an 710062, China)

In this study, we reconstructed the time series of flood season onset date anomalies under pendate scale. A water level rise of 0.64 m marks the beginning of a f ood season. This daily average water level records are obtained for Shanxian in the middle reach of the Yellow River and Lugouqiao Bridge in the lower reaches of Yongding River. The records start respectively in 1919 and 1912 for the Yellow River and Yongding River. During the study periods, the f ood season usually started between July 5 and July 10 in the middle reach of the Yellow River, and between July 16 and July 20 in the Yongding River. The starting date is found to be more stable in the Yongding River comparing to the middle reach of the Yellow River. This is due to the fact that the rainy season is very much regular in late June or early July in the lower reach of Yongding River. However, the rainy season in the middle reach of the Yellow River showed a great deal of f uctuation which is as early as in March and in October as the latest. Both the time series of f ood season onset date anomalies are inversely correlation with the intensity series of summer monsoon. It means that when the summer monsoon is strong, the beginning time of flood season is early; and the initinal time become late when the summer monsoon is weak. The results showed that the strength of summer monsoon have inf uence on the beginning time of rainyseason in north and south of China. When the summer monsoon is strong, the beginning time of rainy season in south of China is early what in north of China is late; When the summer monsoon is weak, it reverse.

Yellow River; Yongding River; onset of f ood season; water level; Loess Plateau; summer monsoon intensity

P467

：A

：1674-9901(2014)06-0378-07

10.7515/JEE201406003

2014-10-31

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401223）；中國科學(xué)院科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目（2014FY210900）

潘 威，E-mail:panwei@snnu.edu.cn