1998年长江大洪水与大气环流和海温异常分析，本文主要内容关键词为：海温论文,环流论文,大气论文,异常论文,江大洪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文献标识码：A 文章编号：1004—8227（2000）01—0112—06
1998年长江发生了继1954年之后的又一次全流域特大洪水，给沿江各地人民的生命财产和国民经济建设造成严重损失。据统计，仅湖北省就有85%左右的县（市）受灾，直接经济损失达500多亿元。 洪涝灾害如此严重的直接原因无疑是1998年夏季长江流域降雨异常偏多引起的，而降雨偏多却是大气环流偏离正常状态所诱发。本文通过对1998年天气天候背景大气环流特征和厄尔尼诺现象的分析，揭示了1998年降雨异常偏多的原因，以利今后防汛抗洪、减少损失取得主动。
1 1998年雨情与汛情
1.1 汛期前降水异常偏多
从1997年11月开始，湖北省及南方部分省市的降水就一直偏多，部分地区出现罕见的冬汛与春汛。湖北省1997年11月降水偏多8成至2倍，有7个站降了暴雨；12月至1998年1月降水继续偏多，达5成～2倍；2 月份偏少1～6成；3月份偏多3～8成。从秋末至初春如此长时间、 大范围的降水偏多在历史上是罕见的，这造成了湖北省大部分江河湖库的底水较高，地表长期处于湿润状态。1998 年长江中游入汛期比常年提早20d，汉口站3月16日水位达21.33m，为历史同期最高值。 为后期因降雨异常偏多引发的洪涝灾害打下了基础。长江中下游各省在此段的降水与湖北省类似，表1中给出的数据能很好地说明这点。
表1 南方部分县（市）1997年11月中旬至1998年3月上旬降水量
及降水距平百分率
武汉黄石咸宁嘉鱼洪湖荆州宜昌
(mm) 305456 609466 465 223198
百分率(%)78 110 142 108 118
63 89
巴东建始思施随州襄阳郧西
(mm) 185 278 275 230 179 95
百分率(%) 121143 106 113 102 66
长沙岳阳衡阳南昌九江上饶宜春
(mm) 709 569 699937 683 1147948
百分率(%) 153 143 139232 156 227191
安庆屯溪南京上海杭州浦城
(mm) 480 785 344 473 662 886
百分率(%) 126 159 102 130 142 141
3～4月，湖北省降雨偏多5成至1～3倍；暴雨日数为1～ 2d， 局地达3d，而常年仅为0.3～0.8d， 这两个月强降雨带主要处于湖北省的中部和东部，区域性的大到暴雨过程有4d，分别出现在3月31日～4月1 日、4月4～6日、4月10～12日、4月22～23日。
1.2 汛期降水特点
5～9月为一般汛期，6～8月为主汛期。图1和图2分别为湖北省5～9月降水量和降水量距平百分率分布图。从图1看出，大于1500mm 的地区是鄂西南部和鄂东局部；大于1000mm的地区是鄂西南大部、鄂东南大部和鄂东局部；鄂西北北部小于500mm；其它地区为500～1000mm。从图 2可看出，除鄂西北和鄂东北偏少外，其它地区均偏多；偏多5 成以上的地区有鄂东南、三峡区间、鄂西南局部、鄂北和江汉平原南部。
图3和图4分别为湖北省6～8月降水量和降水量距平百分率分布图。从图3看出， 除鄂西北、 鄂北和鄂东北部分地区、 江汉平原局部小于500mm外，其他地区为500～1000mm，其中鄂东南和鄂西北部分地区还大于1000mm。从图3中看出，降水偏少的仅有鄂东北和鄂西北局部， 其它地区均偏多，且沿长江的大部地区和长江以南地区偏多在50%以上。
汛期长江流域其它省的降雨形势，5月份和6月上旬降雨基本正常，6月中下旬副热带高压（简称副高， 下同）北侧的西南暖湿气流和南下的冷空气频繁交汇于长江中下游及华南部分地区。强降雨带位于江南与华南西部，江西、湖南、浙江、广西、福建等省区出现稳定的连续性暴雨至大暴雨，局部特大暴雨。由于长江中下游地区前期江湖水位较高，受这段强降雨的影响之后，各江河湖库水位迅速上涨，相继出现超警戒或超保证水位，不少江河还先后出现历史最高水位。6月末， 副高西伸北跳，降雨带也随之向北，向西推移，四川西部、重庆、三峡区间和湖北省清江流域等地先后全线超警戒水位，首次洪峰于7月2日5 时在宜昌形成。7月下旬副高突然南撤、东退，强降雨带位置与6月中下旬雨带位置基本一致，对已维持高水位运行的长江中下游干流，无疑是雪上加霜。这也是1998年降水异常偏多的主要特点之一。表2为7月下旬长江流域部分县（市）降水量与历史同期平均和最大值比较资料。可看出1998年7月下旬长江流域降雨是异常偏多的。8月份雨带又移至四川、重庆、三峡区间、清江流域和江汉流域，这些地区发生明显的降水过程达6～7次，月降水量一般有150～250mm，部分地区有300mm 左右，频繁的降雨，使长江洪水形成了峰连峰，峰迭峰，抗洪形势最为紧张。8 月下旬末，降雨减弱，江水逐渐回落，抗洪形势才稍有缓解。
表2 7月下旬长江流域部分县（市）降雨量及历史同期最大和平均值比较mm
县(市)名7月下旬降雨量历史最大值及年份
常年同期平均值
武汉567 314(1954)35
黄石792 501(1969)41
英山221 260(1954)53
孝感141 206(1954)30
岳阳282 183(1987)30
桑植462 391(1993)46
常德270 162(1954)41
芷江158 156(1956)43
南昌396 140(1954)26
婺源911 230(1993)57
铜鼓624 176(1981)49
景德镇 298 198(1954)37
九江272 142(1972)32
安庆227 194(1954)46
屯溪272 219(1954)38
凯里282 147(1964)57
2 1998年降水异常的天气气候背景
2.1 气候背景
笔者从对湖北省气候变化分析的有关文献中得出，80年代以来降水呈偏多趋势，发生强降水导致洪涝灾害的机会增多[1]。 这与赵振国等对全国降水变化分析所得结论一致。即从气候变化周期来看，1998年长江流域是处在多雨期，有利于出现异常多雨。
2.2 天气背景
1998年汛期降雨异常与大气环流和海温密切相关，主要表现在与副高、台风、赤道复合带、南亚高压、亚欧阻塞高压和海温等异常有关。
2.2.1 副高移动异常 图5为副高脊线5～8月在纬度上的变动图。副高随季节性变化而移动的多年平均状况是，6 月中旬第一次北抬跳过20°N；7月中下旬第二次北抬跳过25°N。 这两次北抬时间即是通常所说的长江流域入梅和出梅。1998年副高的移动异常，出现了典型的“二度梅雨”天气。6月中旬初副高稍有北抬，但未跳过20°N，梅雨期已在两湖地区形成，从6月11日至7月4日为第一段梅雨期， 其间副高位置一直偏南，雨带主要位于湘赣中北部和湖北省南部。6 月下旬末副高突然北跳，越过20°N和25°N，从7月5～15日，副高位置处于25°N以北， 主要降雨带位于嘉陵江、金沙江和大渡河一带，湘鄂赣地区降雨相对较少。7月15日后副高又突然南撤至25°N以南，并一直维持到7月末。 这是1998年副高活动异常的主要特点，也是引起降雨异常偏多的主要原因，亦是导致长江中游长时间维持高水位、防洪形势越发严峻的主要原因。7月16日至8月4日长江中游出现历史上少有的“二度梅”期间， 长江中上游地区亦是降雨频繁、大雨暴雨不断。7月底8月初副高再次跳过25°N，直至8月下旬，其间主要雨带位于长江上游地区，湘鄂赣三省降雨逐渐减少。
图5 1998年和多年平均副高候平均脊线变化图
……多年平均 ——1998年
2.2.2 夏季降水与冬春季降水的关系
有关研究表明夏季降水异常与冬春季降水异常有关[2]，即我国1—3 月降水偏多则对应于当年夏季降水亦偏多，1998年的形势符合这一规律。
2.2.3 青藏高原积雪与我国东部降水的关系
青藏高原的热力与动力作用对我国东部的气候异常有重要的影响[3]。 一般冬季青藏高原多雪时，对应夏季副高位置偏南，我国夏季的主要降雨带也偏南。1997年12月至1998年2月青藏高原大部地区降雪异常偏多， 出现了历史上罕见的大雪灾，积雪也异常偏多，这与1998年夏季降雨异常偏多对应。
2.2.4 季风与我国降水的关系
季风是全球大尺度环流系统的一个重要组成部分。亚洲季风的异常对我国天气气候有重要影响。有关研究指出[4]，南海季风爆发晚，南亚和东亚季风强度偏弱， 则我国夏季主要降雨带位置偏南，反之则雨带偏北。1998年南海季风和南亚季风均偏弱，对应的有副高位置偏南，我国的主要降雨带即位于长江流域以南地区。
2.2.5 赤道复合带和台风与我国降水的关系
赤道复合带是南北半球信风在赤道附近相遇所形成的气流辐合带。当复合带内气流辐合很强时，容易形成热带低压，并逐渐发展成热带风暴或台风。1998年入夏以后，赤道辐合带异常偏弱。热带地区台风出现也特别异常，即生成次数少、生成时间晚。第一号热带风暴于7月9日才姗姗来迟，创下了台风生成最晚记录；初次登陆我国的热带风暴是8月4日，这也是历史上未有过的记录；登陆我国的台风仅有2个，常年为4～5个，是47 年来最少的一年；到8月底，在西北太平洋和我国南海地区只有3个热带风暴生成，常年有14～15个，也是历史上少见的。由于台风生成少而晚，使副高北抬缺少强大北上气流的推动，长期徘徊于偏南位置，亦是雨带长期滞留于长江流域的主要原因之一。
2.2.6 阻塞高压与我国降水的关系 在500百帕西风带长波槽、脊的移动过程中，会出现独立的高压环流，阻挡气流移动。当西风带出现这种“阻塞高压”，且维持时间长时，会使大范围地区的天气出现异常。例如，夏季鄂霍茨克海上空出现的阻塞高压，能使我国东北和长江流域产生持续稳定的降水过程。1998年6～8月在92d中， 亚洲地区出现阻塞高压84d，其中6～7月500百帕环流上每天都有阻塞形势存在，乌拉尔山和鄂霍茨克海上空出现的双阻型环流共有46d之长。北半球50°N500 百帕高度剖面图（图略），十分清楚地反映出中高纬度地区的阻塞形势。第一段梅雨期间（6月11～25 日）在乌拉尔山和鄂霍茨克海上空维持稳定的双阻型，在两个阻高之间为宽广的低槽区，十分有利于冷空气活动。7月中旬这两个阻高再次形成，亚欧地区又出现两脊一槽形势， 与此对应长江流域出现了第二段梅雨。
2.3 厄尔尼诺现象
导致1998年汛期大气环流异常的主要原因之一是1997～1998年的厄尔尼诺现象。厄尔尼诺现象是东太平洋海水温度异常偏高的一种现象。厄尔尼诺现象的发生，改变了整个热带太平洋冷暖水域的正常状态，而海水温度微小的变化都会对大气产生巨大的影响。图6 是此次厄尔尼诺现象最大增温中心曲线变化图。 从中可看出， 这次厄尔尼诺现象是从1997年5月开始，到11、12月份达极盛期， 在极盛期赤道东太平洋海水增温达极值，中心强度为5.7℃， 是本世纪以来最强的一次厄尔尼诺现象。据统计，100m厚的暖水层降低0.1 ℃所释放出来的热量可引起其上方大气温度平均升高0.6℃。 如此巨大的海域发生的厄尔尼诺现象虽趋于减弱，但其强度仍很强，是引起我国汛期降雨异常偏多和大气环流异常的主要原因之一。研究表明[5]， 赤道东太平洋海温场对西太平洋副高的影响有半年左右的滞后效应。一般在厄尔尼诺现象发生后的次年夏季，我国降雨会出现偏多。
图6 1997～1998年厄尔尼诺现象最大增温中心曲线变化图
3 大洪水过后之反思
1998年大洪水给沿江人民造成的灾害及损失是严重的，教训是深刻的。为此加强长江上游水土流失治理，上游搞好植树造林；兴建长江上游各支流流域大中型水库，在关键时刻可起到拦蓄洪水、削减洪峰、减少灾害之作用；治理长江中游的湖、堤、垸，加大湖区治理力度，等等措施已势在必行。但我们认为建设洪涝灾害预测、监控、评估与决策服务系统也是迫在眉睫。洪涝灾害的预测、监控贵在及时、快速、准确地把洪水的发生发展和洪灾的演变趋势等情况趋势传输到决策指挥部门，以利在防洪抗灾中争取主动。建议：建立健全沿江各地水文观测、气象预报一体化系统和采用现代高新技术手段，如3S系统（即空间定位、卫星遥感和地理信息系统）对洪涝灾害进行动态跟踪监测。
收稿日期：1999—03—08；修回日期：1999—04—15