近60 年淮河梅雨统计特征分析
2017-03-08梁树献冯志刚程兴无
梁树献 冯志刚 程兴无 徐 胜
近60 年淮河梅雨统计特征分析
梁树献 冯志刚 程兴无 徐 胜
一、引言
一般每年6月中旬至7月上旬当东亚夏季风向北推进时,我国江淮流域常会出现一段连阴雨天气,雨量很大,由于此时正值江南梅子黄熟季节,故称“梅雨”。梅雨是我国江淮流域春末夏初过渡季节中的一种重要天气气候现象,每年入、出梅的迟早、梅雨期的长短、梅雨量的丰枯、强弱,不但反映了该年从春到夏过渡期间亚洲上空大气环流季节变化与调整的各种演变特征,而且直接影响到江淮地区的旱涝。叶笃正、黄荣辉研究表明,江淮地区6~7月的旱涝,大部分是由梅雨异常引起的。自建国以来,淮河流域旱涝灾害频繁,既有 1954、1991、2003、2007年流域性洪水年份,也出现了1978年、1988年、1997年、2001年等流域性大旱年份,流域性旱涝与梅雨多寡有着直接的关系。
本文利用历年逐日水文降水、NCEP再分析大气环流资料,根据中国气象局预报与网络预报司印发《梅雨监测业务规定》,确定了淮河梅雨的入梅、出梅日期,分析了淮河梅雨与淮河洪水的关联特征,为每年淮河入梅、出梅日期的确定、梅雨量的分析提供应用标准参考,也为淮河洪水分析、防汛调度提供很好的技术支撑。
二、入梅、出梅标准确定
根据中国气象局预报与网络预报司印发《梅雨监测业务规定》(气预函〔2014〕28号),确定淮河流域入(出)梅与梅雨期的主要依据是流域测站的降水条件,西北太平洋副热带高压脊线位置,具体方法如下:
1.淮河梅雨测站选择
分析淮河梅雨所采用的站点主要为34°N以南(周口—徐州以南)降水资料连续性好、站点分布均匀的约200个水文雨量站。
2.入梅标准
(1)降水条件
定义区域内日平均降水量≥3mm 为1个雨日。从第1个雨日算起,淮河水系出现小~中雨以上降水过程,或某一区域(比如淮南山区、洪汝河区、里下河区等)出现大~暴雨以上降水过程。从第1个雨日算起,往后2日、3日、……、10日中的雨日数占相应时段内总日数的比例≥50%,则第一个雨日为入梅日期。
(2)大气环流条件
梅雨一般发生在南海夏季风爆发之后,7月中旬之后不再有新的梅雨期开端日。西北太平洋副热带高压有明显的增强西伸北抬趋势,副高北界位于30°N或584线北界位于30°N附近,副高脊线5天滑动平均位置≥20°N。
3.出梅标准
淮河出梅分二种情况:
(1)副高增强北抬并控制淮河流域大部,流域降水过程结束,并持续3日以上晴热高温天气,降水过程结束日为出梅日。
(2)当接近淮河出梅日期,因大气环流形势造成的副高减弱东退(如台风影响等),流域降水过程结束,3日内无降水过程,则该降水过程结束日期为出梅日期。对梅雨期异常偏长的情况,在雨期进入8月后第一个非雨日的前一天为雨期结束日;若此不能满足雨期结束日条件,则需要往前推算确定雨期结束日。
4.空梅
6月中下旬至7月上中旬期间,有符合淮河梅雨的条件出现的降水过程,但梅雨期<=5天,定义为空梅。无典型梅雨期,降水异常偏少,有干旱现象发生,也称之为空梅。
三、淮河梅雨分析
1.入梅、出梅日期及年际变化特征
根据梅雨评定标准,统计1954年以来的淮河流域历年入梅、出梅日期、梅雨天数见图1。
图1 1954年以来淮河入梅、出梅日期年际变化图
根据统计分析,淮河流域平均入梅日期为6月19日,出梅日期为7月14日,梅雨日数为25天。
淮河流域各年入梅日期、出梅日期差异都比较大。入梅最早年份为1991年5月18日,最晚为1992年7 月9日。梅雨结束最早为2002年6月28日,出梅最晚为1954年8月1日。梅雨期最长为1991年(59天),最短为1988年(6天)。空梅年份为:1959年、1978年、1994年、2001年(图1)。
淮河入梅日期主要集中在6月份,只有1991年(5月18日)入梅日期为5月份,1982年(7月8日)、1987年(7月1日)、1992年(7月9日)入梅日期为7月份。
从6月份逐日入梅次数统计分析可以看出,淮河入梅主要集中在6月14日以后,以6月20日入梅次数为最多,有6年,其次为6月19日、20日、23日,分别有4年。
表1 梅雨强度指数的等级划分
淮河出梅基本上集中在7月份,只有2002年(6月28日)为6月份出梅和1954年(8月1日)8月份出梅。7月份出梅日期中以7月15日出梅次数为最多,有7年,其次为7月21日,有6年。其他出梅日期相对均匀分散于7月4~25日之间。
淮河入梅偏早的年份(6月19日之前入梅),共有20年,相应有8年出梅日期偏早,有12年出梅日期偏晚,平均出梅日期为7月15日,比多年平均出梅日期偏晚1天。淮河入梅偏早年份的梅雨期均值为34天,比历年梅雨期均值(25天)偏长11天(1991年59天、1956年47天)。
淮河入梅偏晚的年份(6月20日之后入梅)共有27年,相应有13年出梅日期偏早,有13年出梅日期偏晚,1年出梅日期为常年均值。淮河入梅偏晚的年份的梅雨期均值为18天,比历年梅雨期均值(25天)偏少7天。
上述分析说明,淮河入梅偏早或偏晚与出梅是否提前或推迟并无明显对应关系,但入梅早的年份,梅雨期更易偏长,入梅偏晚的年份,梅雨期更易比常年均值偏短。
2.淮河梅雨强度分析
根据中央气象台制定的区域梅雨强度指数(Mi)的计算公式为:
式中:L为某一年梅雨期的长度(日数);
图2 1954~2015年历年淮河梅雨强度指数图
图3 淮河汛期洪水过程次数与梅雨期间洪水过程次数对比图
L0为历年梅雨期的平均长度(日数);
R为某一年梅雨期内监测站总降水量;
R0为历年梅雨期监测站总降水量的平均值;
(R/L)为梅雨期内平均日降水强度;
(R/L)0为历年梅雨期平均日降水强度的平均值。
根据强度指数公式,计算淮河流域历年梅雨强度指数如图所示(见图2)。强梅雨年份为1954年、1956年、1991年、1996年、2003年、2007年,最强为1991年(强度指数2.93),其次为1954年、1956年(强度指数2.16、2.18)。弱梅雨年份为1964年、1966年、1988年、2009年、2014年(空梅年除外),最弱年份为1988年(强度指数-1.82),其次为2009年(强度指数-1.79)。自2007年以来,除2013年、2015年为正常梅雨年外,其他年份均为梅雨偏弱年份。
3.淮河梅雨量分析
梅雨期间,淮河流域多年平均降水量为216mm,占流域汛期(6~8月)多年均值(485mm)的44%。由淮河流域梅雨期间多年降水平均图可看出(图略),流域降水由南向北递减,其中沙颍河上游、涡河上游、南四湖北部地区降水小于150mm,沙颍河中游、涡河中游、南四湖中部、沂沭河上游降水介于150~ 200mm之间,沿淮淮北及以南降水普遍在200mm以上,其中淮河上游山区,淮南山区、洪泽湖—里下河局部降水 250mm以上,大别山区降水300mm以上。年梅雨量最大值为1991年的583mm,最小值为1988年24mm(空梅年除外)。
淮河流域梅雨期降水与汛期降水相关系数为0.67,说明梅雨期降水与汛期降水有较好的正相关关系。淮河流域汛期降水明显偏多的年份(1954年、1956年、1965年、2003年、2005年、2007年),除2005年外,其他年份梅雨期降水也明显高于多年均值。梅雨期降水偏少的(1964年、1966年、1988年、2009年、2014年)其汛期降水较常年同期偏少12%、49%、30%、6%及34%。空梅年(1959年、1978年、1994年、2001年)的汛期降水也较常年同期偏少29%、28%、19%、21%。
梅雨期降水偏多年份(共25年),其汛期降水比常年均值偏多16%,只有1970年、1983年、2012年汛期降水比常年均值偏少。梅雨期降水偏少年份,相应汛期降水比常年均值偏少12%。
四、梅雨与淮河洪水
以淮河干流王家坝水位超过警戒水位(27.5m)并持续一段时间,直至降至警戒水位以下作为1次淮河洪水过程,统计了历年汛期淮河洪水过程的起始日期,分析了洪水日期与淮河梅雨期的关系。统计分析表明:历年汛期(6~9月)王家坝超警的共57次洪水过程,有37次洪水过程是由梅雨期间降水造成,占总洪水过程的65%,非梅雨降水造成的洪水过程占35%(图3)。
6月份出现13次洪水过程,均由梅雨期间降水造成,7月份出现28次洪水过程,有24次洪水过程由梅雨期间降水造成,占7月份洪水过程的86%。8月份出现13次,9月份出现3次洪水过程,与梅雨降水无关。
由此说明,梅雨期强降水是造成王家坝洪水的主要原因。
五、结论
(1)淮河流域平均入梅日期为6月19日,出梅日期为7月14日,梅雨日数为25天。入梅最早年份为1991年5月18日,最晚为1982年7月9日。梅雨结束最早为2002年6月28日,出梅最晚为1954年8月1日。梅雨期最长为1991年(59天),最短为1988年(6天)。空梅年份为:1959、1978、1994、2001年。
(2)淮河强梅雨年份为1954年、1956年、1991年、1996年、2003年、2007年,最强为1954年,其次为1991年。弱梅雨年份为1964年、1966年、1988年、2009年、2014年(空梅年除外),最弱年份为1988年。
(3)梅雨期间,淮河流域多年平均降水量为216mm,占淮河流域汛期(6~8月)多年均值(485mm)的44%。
(4)淮河流域梅雨期降水与汛期降水相关系数为0.67,梅雨期降水与汛期降水有较好的正相关关系。梅雨期降水偏多年份,其汛期降水较常年同期明显偏多。梅雨期降水偏少或空梅年,汛期降水较常年同期偏少。
(5)梅雨期间降水造成的淮河干流超警洪水占汛期淮河全部洪水过程的65%■
(作者单位:淮河水利委员会水文局(信息中心) 233001)