遼寧省2020年冬季極端降水場(chǎng)次特征分析

劉建冶，葉天舒

(1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，沈陽(yáng) 110161；2.遼寧省河庫(kù)管理服務(wù)中心(遼寧省水文局)，沈陽(yáng) 110003)

0 引 言

遼寧省地處中緯度地區(qū)，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(tǒng)計(jì)規(guī)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?jī)H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(diǎn)。全省汛期降水量雖然與多年同期持平，但是時(shí)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(jié)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(tái)風(fēng)影響，并且影響時(shí)間較晚，從8月26日開(kāi)始的8號(hào)臺(tái)風(fēng)“巴威”，到9月2日的9號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”，再到9月7日的10號(hào)臺(tái)風(fēng)“海神”，短短13d 3個(gè)臺(tái)風(fēng)接連影響遼寧省，為歷史罕見(jiàn)一；11月中下旬又發(fā)生冬季強(qiáng)降水過(guò)程，并引發(fā)東部地區(qū)部分河流洪水，為歷史罕見(jiàn)二。文章重點(diǎn)分析本次冬季強(qiáng)降水過(guò)程特征，以期為以后類似的降水預(yù)測(cè)提供一定依據(jù)。

1 雨洪實(shí)況

1.1 降水

11月17日19時(shí)—19日8時(shí)，黑龍江省發(fā)生1次入冬以來(lái)最強(qiáng)降水過(guò)程，2020年11月17日19時(shí)—19日08時(shí)降水量時(shí)段分布、降水量等值面圖，見(jiàn)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(shù)站179mm。其中，西部地區(qū)(系指朝陽(yáng)、錦州、葫蘆島、阜新)平均降水量37.0mm，中北部地區(qū)(系指沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、鞍山、鐵嶺、撫順)平均降水量41.9mm，東南部地區(qū)(系指本溪、丹東、盤錦、營(yíng)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(jì)91站(丹東87站，本溪3站，鞍山1站)。此種強(qiáng)度大、范圍廣的降水在冬季發(fā)生實(shí)屬罕見(jiàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水。遼寧省2020年場(chǎng)次降水排名前五位統(tǒng)計(jì)信息，見(jiàn)表1，本次降水系全年第2大場(chǎng)次降水，僅次于汛期發(fā)生的一場(chǎng)降水[1]。

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

表1 遼寧省2020年場(chǎng)次降水排名前五位統(tǒng)計(jì)表

本次降水具有以下特點(diǎn)：

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

2)總量大。全省平均降水量46.9mm，為年初以來(lái)第二大降水過(guò)程，是11月份多年平均降水量17.2mm的2.7倍，為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水。

3)分布均勻、中心突出。西部地區(qū)37.0mm，中北部地區(qū)41.9mm，東南部地區(qū)60.0mm。丹東市發(fā)生年初以來(lái)最大場(chǎng)次降水過(guò)程，平均降水量達(dá)106.2mm。

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

1.2 洪水

受降水影響，東部地區(qū)部分中小河流出現(xiàn)明顯的洪水過(guò)程。中小河流部分水文站洪峰流量統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表2。選取代表站大蒲石河站、太平哨站繪制水位流量過(guò)程線，大蒲石河、太平哨水位流量過(guò)程線，見(jiàn)圖2。2020年大蒲石河站8月1日—11月30日共發(fā)生3次洪水過(guò)程，11月19日出現(xiàn)了本年度第二大洪峰；太平哨站共發(fā)生4次洪水過(guò)程，11月19日出現(xiàn)了本年度第三大洪峰。這在冬季發(fā)生是比較罕見(jiàn)的。

表2 中小河流部分水文站洪峰流量統(tǒng)計(jì)表

圖2 大蒲石河、太平哨水位流量過(guò)程線

2 降水成因分析

天氣氣候的異常是由大氣環(huán)流的異常導(dǎo)致的。以引起遼寧地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的地面系統(tǒng)為主，大致有5種大尺度背景環(huán)流場(chǎng)類型，其按發(fā)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(tái)風(fēng)型(4%)，另外還有環(huán)流分型不明顯型(2%)[2]。

本次降水過(guò)程正是由江淮氣旋北上所致，江淮氣旋強(qiáng)度大，發(fā)展快，雖然發(fā)生頻率遠(yuǎn)低于華北氣旋和蒙古氣旋，但其一旦生成，往往引起嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。江淮氣旋是產(chǎn)生于江淮地區(qū)地區(qū)的低壓系統(tǒng)。其在春夏出現(xiàn)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(shí)屬罕見(jiàn)。

11月18日08時(shí)地面圖上可以看出，地面場(chǎng)(a)及500hPa(b)位勢(shì)高度場(chǎng)分布圖，見(jiàn)圖3。此時(shí)江淮氣旋于山東地區(qū)生成，并由氣旋中心分別向東北-西南兩側(cè)伸出暖鋒-冷鋒，此時(shí)遼寧省正位于暖鋒控制下，降水開(kāi)始加強(qiáng)(圖1)。相應(yīng)500hPa(圖3(b1))中高緯為兩槽一脊，中低緯存在槽脊波動(dòng)。東北冷渦位于巴爾喀什湖與貝加爾湖之間，冷空氣中心強(qiáng)度達(dá)-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(qū)存在一槽，下游脊加強(qiáng)，使得槽在東移過(guò)程中受到阻擋，并逐漸加深，形成地面的江淮氣旋。18日20時(shí)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(jìn)(圖4)，幅度達(dá)2.6個(gè)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(fēng)增強(qiáng)，進(jìn)一步引導(dǎo)江淮氣旋東移北上至遼寧省南部(圖3(a2))，降水此后開(kāi)始逐漸減弱。19日08時(shí)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(jié)束[3]。

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

圖4 西太副高脊線位置

總的來(lái)說(shuō)，本次初冬降水異常是在對(duì)流層高低層大尺度環(huán)流系統(tǒng)相互配合下形成的。500hpa高空?qǐng)錾?，西太副高向北伸展，阻擋西?cè)高壓脊東移；地面場(chǎng)上，本應(yīng)多出現(xiàn)在春夏的江淮氣旋，在2020年11月中下旬形成，同時(shí)由于高壓脊的阻擋，在槽前西南氣流的引導(dǎo)下北上影響黑龍江省，形成了本次降水。

3 結(jié) 論

通過(guò)文章分析，得到如下結(jié)論：

1)2020年11月17日19時(shí)—19日08時(shí)，遼寧省發(fā)生了極為罕見(jiàn)的冬季降水，據(jù)統(tǒng)計(jì)，為1902年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)11月最大場(chǎng)次降水，同時(shí)是2020年第2大場(chǎng)次降水。受降水影響，黑龍江省東部地區(qū)部分中小河流出現(xiàn)了洪水過(guò)程；

2)通過(guò)對(duì)500hPa高空?qǐng)黾暗孛鎴?chǎng)進(jìn)行分析，表明本次降水過(guò)程是由于西太副高的北進(jìn)阻擋了西側(cè)低壓槽的東移，使其在東移的過(guò)程中逐漸加深，從而在地面激發(fā)出冬季罕見(jiàn)的江淮氣旋，槽前的西南風(fēng)引導(dǎo)江淮氣旋北上影響我省。之后隨著副高的南撤，天氣系統(tǒng)逐漸東移，降水結(jié)束。

3)遼寧省枯季一般盛行干燥的西偏北風(fēng)氣流，晴多雨少，枯季降水量?jī)H占全年的1/4，所以枯季的每一次降水對(duì)提高土壤墑情、水資源蓄存等方面有著積極作用。同時(shí)，及時(shí)對(duì)冬季降水特征進(jìn)行記錄和總結(jié)，對(duì)今后的防汛及預(yù)測(cè)工作具有重要的借鑒意義。