黑龍江省2019年汛期降水異常的時(shí)空特征分析

趙 檸,王深義,韓 冰

（黑龍江省氣象臺(tái)，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 引言

黑龍江省土地遼闊，位于我國(guó)最北部，地處中高緯，經(jīng)緯度跨躍大，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受西風(fēng)帶環(huán)流系統(tǒng)和副熱帶環(huán)流系統(tǒng)交替影響[1]，降水存在復(fù)雜的時(shí)空分布特征和季節(jié)、年際變化。 全省年降水量總的分布趨勢(shì)是東部多、西部少，中部山區(qū)最多。全省降水季節(jié)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(zhǎng)期以來(lái)，降水特征一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，每一次降水極端偏多事件發(fā)生，許多專家學(xué)者、業(yè)務(wù)人員都會(huì)對(duì)其進(jìn)行多角度、多方位的深入研究， 探討揭示不同區(qū)域和不同時(shí)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(lái)歷史第1 位，導(dǎo)致嫩江、松花江、黑龍江、烏蘇里江四大江河均發(fā)生超警戒水位洪水。 汛期降水異常引發(fā)的洪水和洪澇災(zāi)害,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利、生態(tài)環(huán)境等國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了很大的影響, 本文通過(guò)對(duì)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(jìn)行對(duì)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(guī)律，為預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控提供參考依據(jù)。

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(gè)地面觀測(cè)站的逐日降水資料，除北極村、大慶、七臺(tái)河3 個(gè)地面觀測(cè)站數(shù)據(jù)缺失70%以上外， 數(shù)據(jù)基本連續(xù)完整，站點(diǎn)空間分布相對(duì)均勻，能夠較好地代表黑龍江省各地區(qū)的極端降水特性。 經(jīng)過(guò)整理與篩選后，確定選擇其中的80 個(gè)地面觀測(cè)站數(shù)據(jù)資料進(jìn)行研究。

3 降水異?？臻g分布特征

3.1 2019年汛期降水實(shí)況

2019年6月1日08 時(shí)-2019年9月11日08時(shí)， 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(xiàn)南多北少，東多西少的態(tài)勢(shì)。 累計(jì)降水量超過(guò)800 mm 的站點(diǎn)有3個(gè)：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(jì)降水量為221.8-383 mm；其它地區(qū)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(qū)多1-3 成（圖略）。

3.2 汛期降水異?？臻g分布

3.2.1 極端降水閾值

通過(guò)百分位閾值法[7-12]統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)(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(jí)，平均為30.5 mm/d，相當(dāng)于大雨量級(jí)，黑龍江省閾值分布不均，東西有明顯差異，西高東低，且呈現(xiàn)由中部分別向南北兩端遞減的趨勢(shì)。西部地區(qū)閾值較大，大部分站點(diǎn)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(qū)閾值小于平均值，且呈零散塊狀分布在26.4-31 mm/d，個(gè)別站點(diǎn)的閾值明顯偏?。?極端降水閾值的最小值出現(xiàn)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(qiáng)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(gè)站并未在2019年汛期出現(xiàn)極端降水。 黑龍江省大部地區(qū)極端降水頻次超過(guò)4 d， 頻次分布較少的區(qū)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(qū)。 如圖2b 所示，2019年黑龍江省汛期極端降水強(qiáng)度分布在0-79.7 mm/d 之間，黑龍江省大部地區(qū)極端降水強(qiáng)度超過(guò)40 mm/d，強(qiáng)度最大的是甘南站，強(qiáng)度最小的是呼中、新林、林甸、青岡4 站（強(qiáng)度為0）。 強(qiáng)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(qiáng)度空間分布

3.2.3 最大日降水量及連續(xù)降水日數(shù)

2019年黑龍江省汛期最大日降水量大部地區(qū)在50 mm 以上，其中北安、甘南、泰來(lái)、鶴崗、綏濱、雞東6 個(gè)站超過(guò)100 mm，最大為甘南170.4 mm，最小值出現(xiàn)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(gè)地面觀測(cè)站平均最大連續(xù)降水日數(shù)為9.3 d， 其中鶴崗日數(shù)最多為23 d，全部出現(xiàn)在8月份；日數(shù)最少為4 d,出現(xiàn)在呼瑪、愛(ài)輝。

值得注意的是，極端降水閾值大，并不代表極端降水強(qiáng)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(qiáng)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(qū)，但極端降水強(qiáng)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(qū)，相反，相比其它各站極端降水強(qiáng)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(shí)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(xiàn)異常331 站次，其中，8月出現(xiàn)最多，為139 站次，占總異常出現(xiàn)次數(shù)的42%， 其次為7月，104 站次， 占總異常出現(xiàn)次數(shù)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(jié)束時(shí)間為9月上旬， 故9月日降水量?jī)H統(tǒng)計(jì)上旬?dāng)?shù)據(jù)資料，9月上旬黑龍江省降水出現(xiàn)異常的站次與整個(gè)6月出現(xiàn)異常的站次卻幾乎相當(dāng)。

表1 黑龍江省汛期各月出現(xiàn)異常次數(shù)及占總異常次數(shù)百分比

4.2 汛期降水異常日分布特征

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，2019年黑龍江省汛期強(qiáng)降水過(guò)程發(fā)生的頻繁時(shí)段開(kāi)始于6月下旬， 結(jié)束于8月末(圖4)。 強(qiáng)降水過(guò)程主要發(fā)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(jì)12 d出現(xiàn)降水異常事件。 12 d 中黑龍江省71 個(gè)站次有暴雨發(fā)生，265 個(gè)站次有大雨以上量級(jí)降水發(fā)生。 7月中旬以后強(qiáng)降水過(guò)程發(fā)生頻繁，7月15日-8月26日黑龍江省平均降水量達(dá)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(shí)間序列（mm）

5 主要結(jié)論

（1）黑龍江省2019年汛期降水呈南多北少，東多西少的態(tài)勢(shì)。 除大興安嶺大部外的其它地區(qū)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(jí)，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(qū)極端降水頻次達(dá)4 d， 最多為訥河10 d；極端降水強(qiáng)度超過(guò)40 mm/d，最大為甘南79.7 mm/d；部分區(qū)域最大日降水量超過(guò)100 mm， 最大為甘南170.4 mm；最大連續(xù)降水日數(shù)出現(xiàn)在鶴崗達(dá)23 d。

（2）極端降水閾值與極端降水強(qiáng)度、極端降水頻次及最大日降水量沒(méi)有明顯的正相關(guān)，如：甘南站的極端降水強(qiáng)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(gè)地面觀測(cè)站共出現(xiàn)異常331站次， 其中8月出現(xiàn)最多， 占總異常出現(xiàn)次數(shù)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(qiáng)降水過(guò)程主要發(fā)生在7月下旬到8月中旬， 期間共計(jì)12 d 出現(xiàn)降水異常事件。 71 個(gè)站次降暴雨，265 個(gè)站次降大雨。