辽宁省2020年冬季极端降水场次特征分析

刘建冶，叶天舒

(1.沈阳农业大学，沈阳 110161；2.辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)，沈阳 110003)

0 引 言

辽宁省地处中纬度地区，6月上旬—9月中旬为汛期(雨季)，9月下旬——次年的5月下旬为非汛期(枯季)。从多年统计规律分析：汛期多年平均降水量约占全年的75%，而非汛期多年平均降水量仅占全年的25%。2020年汛期，辽宁省雨水情总体呈前期干旱、后期洪涝的特点。全省汛期降水量虽然与多年同期持平，但是时间分布极其不均。6—7月降水量与多年相比偏少60%；8月—汛期结束降水量与多年相比偏多80%。

2020年汛期黑龙江省频繁受到台风影响，并且影响时间较晚，从8月26日开始的8号台风“巴威”，到9月2日的9号台风“美莎克”，再到9月7日的10号台风“海神”，短短13d 3个台风接连影响辽宁省，为历史罕见一；11月中下旬又发生冬季强降水过程，并引发东部地区部分河流洪水，为历史罕见二。文章重点分析本次冬季强降水过程特征，以期为以后类似的降水预测提供一定依据。

1 雨洪实况

1.1 降水

11月17日19时—19日8时，黑龙江省发生1次入冬以来最强降水过程，2020年11月17日19时—19日08时降水量时段分布、降水量等值面图，见图1。本次降水全省平均降水量46.9mm，最大降水量站为丹东宽甸县八棵树站179mm。其中，西部地区(系指朝阳、锦州、葫芦岛、阜新)平均降水量37.0mm，中北部地区(系指沈阳、辽阳、鞍山、铁岭、抚顺)平均降水量41.9mm，东南部地区(系指本溪、丹东、盘锦、营口、大连)平均降水量60.0mm。降水量排名前三的市：丹东106.2mm、本溪61.1mm、大连54.3mm。单站降水量>100mm的共计91站(丹东87站，本溪3站，鞍山1站)。此种强度大、范围广的降水在冬季发生实属罕见，据统计为1902年有实测资料以来11月最大场次降水。辽宁省2020年场次降水排名前五位统计信息，见表1，本次降水系全年第2大场次降水，仅次于汛期发生的一场降水[1]。

图1 2020年11月17日19时—19日08时降水量时段分布、降水量等值面图

表1 辽宁省2020年场次降水排名前五位统计表

本次降水具有以下特点：

1)覆盖广。本次降水过程覆盖全省，14个市中有13个市平均降水量超过30mm。

2)总量大。全省平均降水量46.9mm，为年初以来第二大降水过程，是11月份多年平均降水量17.2mm的2.7倍，为1902年有实测资料以来11月最大场次降水。

3)分布均匀、中心突出。西部地区37.0mm，中北部地区41.9mm，东南部地区60.0mm。丹东市发生年初以来最大场次降水过程，平均降水量达106.2mm。

4)强度均匀。最大1h雨强为丹东宽甸县毛甸子站34mm，全省最大1h雨强超过30mm的2站，其它均在30mm以下。

1.2 洪水

受降水影响，东部地区部分中小河流出现明显的洪水过程。中小河流部分水文站洪峰流量统计表，见表2。选取代表站大蒲石河站、太平哨站绘制水位流量过程线，大蒲石河、太平哨水位流量过程线，见图2。2020年大蒲石河站8月1日—11月30日共发生3次洪水过程，11月19日出现了本年度第二大洪峰；太平哨站共发生4次洪水过程，11月19日出现了本年度第三大洪峰。这在冬季发生是比较罕见的。

表2 中小河流部分水文站洪峰流量统计表

图2 大蒲石河、太平哨水位流量过程线

2 降水成因分析

天气气候的异常是由大气环流的异常导致的。以引起辽宁地区短时强降水的地面系统为主，大致有5种大尺度背景环流场类型，其按发生频率从高到低依次为华北气旋型(38%)、蒙古气旋型(34%)、江淮气旋型(11%)、高压后部型(11%)及台风型(4%)，另外还有环流分型不明显型(2%)[2]。

本次降水过程正是由江淮气旋北上所致，江淮气旋强度大，发展快，虽然发生频率远低于华北气旋和蒙古气旋，但其一旦生成，往往引起严重的洪涝灾害。江淮气旋是产生于江淮地区地区的低压系统。其在春夏出现频率较高。而2020年黑龙江省在11月中旬仍受江淮气旋北上影响，实属罕见。

11月18日08时地面图上可以看出，地面场(a)及500hPa(b)位势高度场分布图，见图3。此时江淮气旋于山东地区生成，并由气旋中心分别向东北-西南两侧伸出暖锋-冷锋，此时辽宁省正位于暖锋控制下，降水开始加强(图1)。相应500hPa(图3(b1))中高纬为两槽一脊，中低纬存在槽脊波动。东北冷涡位于巴尔喀什湖与贝加尔湖之间，冷空气中心强度达-40℃以下，中高纬度槽位于巴尔喀什湖上空，由冷涡中心向西伸，贝加尔湖上空为高压脊。中低纬度河套地区存在一槽，下游脊加强，使得槽在东移过程中受到阻挡，并逐渐加深，形成地面的江淮气旋。18日20时500hPa图上(图3(b2))，中高纬度槽随东北冷涡东移，中低纬度副高向北伸展，副高脊线明显北进(图4)，幅度达2.6个纬度，成为西部脊东移的最大障碍。中低纬度槽由于下游高压脊的阻挡东移北上，槽前西南风增强，进一步引导江淮气旋东移北上至辽宁省南部(图3(a2))，降水此后开始逐渐减弱。19日08时500hPa图上(图3)，中低纬度高压脊逐渐减弱东移，上游槽东移至辽宁西部，地面图上(图 3(a3))江淮气旋由于高压脊的阻挡减弱，加速东移，辽宁省移出气旋影响范围，降水结束[3]。

图3 地面场(a)及500hPa(b)位势高度场分布图(1、2、3分别代表11月18日08时、18日20时及19日08时)

图4 西太副高脊线位置

总的来说，本次初冬降水异常是在对流层高低层大尺度环流系统相互配合下形成的。500hpa高空场上，西太副高向北伸展，阻挡西侧高压脊东移；地面场上，本应多出现在春夏的江淮气旋，在2020年11月中下旬形成，同时由于高压脊的阻挡，在槽前西南气流的引导下北上影响黑龙江省，形成了本次降水。

3 结 论

通过文章分析，得到如下结论：

1)2020年11月17日19时—19日08时，辽宁省发生了极为罕见的冬季降水，据统计，为1902年有实测资料以来11月最大场次降水，同时是2020年第2大场次降水。受降水影响，黑龙江省东部地区部分中小河流出现了洪水过程；

2)通过对500hPa高空场及地面场进行分析，表明本次降水过程是由于西太副高的北进阻挡了西侧低压槽的东移，使其在东移的过程中逐渐加深，从而在地面激发出冬季罕见的江淮气旋，槽前的西南风引导江淮气旋北上影响我省。之后随着副高的南撤，天气系统逐渐东移，降水结束。

3)辽宁省枯季一般盛行干燥的西偏北风气流，晴多雨少，枯季降水量仅占全年的1/4，所以枯季的每一次降水对提高土壤墒情、水资源蓄存等方面有着积极作用。同时，及时对冬季降水特征进行记录和总结，对今后的防汛及预测工作具有重要的借鉴意义。