东平湖流域洪涝灾害气象成因分析.pdf

192Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7东平湖流域洪涝灾害气象成因分析邹大伟1,2，刘 洁1,21.山东省气象防灾减灾重点实验室，山东济南 250031；2.山东省泰安市气象局，山东泰安 271001摘要 针对东平湖流域的致灾过程，筛选了典型的洪涝灾害个例，在保证资料完整的前提下，筛选出20072013年东平湖流域12个致灾天气过程，从整层形势场的平均场，结合12个单独个例进行分析，得出了以下结论：（1）副高边缘500 hPa短波槽的移动是造成夏季易诱发洪涝的暴雨天气的背景场，增强对流不稳定；（2）850 hPa切变线或切变线发展出的低涡系统是造成灾害的主要影响系统；地面场受850 hPa暖脊的影响，一般表现为倒槽或倒槽发展而成的气旋系统的影响。关键词 洪涝灾害；平均场；对流不稳定中图分类号：P333.2 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070192-03东平湖流域自古以来就是一个洪涝灾害多发区域，2001、2021年，由于连降暴雨，东平湖流域金山坝出现险情，威胁湖区近10万群众生命财产安全。同时，东平湖又在南水北调工程中扮演了较为重要的角色，因此，确保东平湖区的安全是保证当地区域平稳发展的前提。湖区洪涝灾害的发生往往是整个流域诸多成灾因子综合作用的结果，尤其是在日益增多的人类活动的影响下，洪涝灾害的气象成灾因子变得更为复杂1-3。气象条件是洪涝的演变趋势最重要的条件之一，有必要全面探讨东平湖流域洪涝灾害上下游的气象成灾因子特点及其演变趋势，揭示其洪涝灾害的气象成灾机理，从而为该地区的防灾减灾提供科学依据。1 资料来源与研究方法针对致灾过程，筛选典型的东平湖流域洪涝灾害个例，建立洪涝发生的气象概念模型，统计分析洪涝预报发生的天气系统阈值。在筛选洪涝致灾的过程中，挑选水文数据与区域自动站雨量均比较齐全的过程进行分析，筛选出20072013年东平湖流域12个致灾天气过程（表1）。采用天气分型的方式，对东平湖流域洪涝灾害的天气形势进行归类总结，提炼主要的天气学特征，以期获得可用的预报业务指标。表1 20072013年东平湖流域致灾或致洪天气过程序号致灾致洪过程面雨量/mm序号致灾致洪过程面雨量/mm12007-7-18T1907-19T0852.872010-08-04T2008-05T1423.822007-08-09T2208-10T1556.682011-09-13T1609-14T1540.332007-08-17T408-18T0435.092011-09-14T2109-15T1527.942009-07-08T1107-09T0773.3102012-07-07T1507-08T1290.652009-08-17T0908-18T0566.7112012-07-09T1307-10T1073.362010-06-30T1507-01T1448.4122013-05-26T0105-27T1046.4上述12个降水过程是20072013年东平湖流域有灾情记录的天气过程。Analysis of Meteorological Causes of Flood Disaster in Dongping Lake BasinZou Da-wei et al(Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong Province,Jinan,Shandong 250031)Abstract Typical flood disaster cases were selected according to the disaster causing process of Dongping Lake basin.On the premise of ensuring the integrity of the data,12 disaster causing weather processes in Dongping Lake basin from 2007 to 2013 were selected.From the average field of the whole layer form field,combined with 12 individual cases,the following preliminary conclusions are formed:(1)The movement of 500 hPa short wave trough at the edge of subtropical high is the background field of rainstorm weather that is prone to cause floods in summer,Enhanced convective instability.(2)The low vortex system developed by the 850 hPa shear line or shear line is the main impact system causing disasters;In addition,the surface field is affected by the 850 hPa warm ridge,which generally manifests as the influence of the inverted trough or the cyclone system developed by the inverted trough.Key words Flood disaster;Mean field;Convective instability基金项目 2021年山东省气象局面上课题“基于多源观测资料的强天气监测分析系统研究与开发”（2020sdqxm01）。作者简介 邹大伟（1988），男，江苏淮安人，工程师，主要从事灾害性天气识别、短临预报预警研究。收稿日期 2023-04-22193农业灾害研究 2023,13(7)从时间分布来看，灾情主要发生在主汛期，其中，12次过程有11次发生在7、8月份主汛期，只有2013年的灾情发生在5月底。具体分析2013年的气候特征（图1），泰安2013年降水量时空分布不均，5月较常年偏多104.4%，属降水异常偏多月份；7月较常年偏多64.8%，属降水显著偏多月份，8月较常年偏少56.8%，可以明显看出整个降水期提前，降水主要集中在57月，因此从此种意义来说，灾害发生在了主要降水时段。050100150200250300350123456789101112月份降水量（毫米）降水实况常年值降水量/mm图1 2013年112月逐月降水量2 洪涝灾害天气过程的系统分析2.1 低槽冷锋类个例2007年7月19日与2010年7月1日的洪涝个例类似，从影响系统来看，为一次较为典型的低槽冷锋天气过程，高低空配置有明显的前倾结构，850 hPa的径向切变自西向东划过东平湖流域，造成短时强降水天气。500 hPa有阶梯槽结构，为低层提供部分的冷空气，使冷暖空气交汇更加剧烈，有利于对流天气的触发。2007年8月10日与2010年8月5日洪涝个例类似（图2），均为后倾槽的低槽冷锋，过程同样发生在副高边缘，为暴雨的发生提供了充足的水汽条件。此外，在500 hPa，影响东平湖流域的低槽北部同样存在阶梯槽的结构，为过程的发生输送了冷空气。2.2 切变线类个例2007年8月17日与2011年9月13日 的个例类似，副高呈纬向分布，副高脊线在我国江淮地区，径向切变线划过东平湖流域，配合500 hPa低槽，造成东平湖流域明显降水，地面场上无明显天气系统，为鞍形场结构4-6。2011年9月15日（图3）与2012年7月8日的洪涝个例与前面2个个例基本相同，副高位置略微偏南，北部冷空气的影响明显增强。此外，从地面来看，有明显的地面倒槽影响东平湖流域，冷暖空气交汇使降水进一步增强。2.3 气旋类个例2009年7月8日、2012年7月9日和2013年5月26日（图4）是3个典型的受气旋影响的洪涝个例，地面均有闭合的气旋中心，大降水的时段符合气旋发生的特点，在气旋移动路径的东北方向。850 hPa对应有低涡生成，500 hPa有短波槽划过，为气旋的发生发展提供背景场7。3 洪涝灾害的气象概念模型3.1 天气个例平均场特征分析通过分析灾情个例发现，其切变线与气旋类个例有许多相近的特征。因此，可以对12个天气过程的高度场进行分析，找出影响系统的特点，再结合各自特点，总结得出泰安地区易发生洪涝灾害的气象概念模型。将12个天气个例过程的500、700、850 hPa高度场，850 hPa温度场及地面场进行平均。从500 hPa平均场（图5）来看，副高脊线位置略有偏差，但均处于略为偏南的地区，500 hPa均受短波槽影响（均在10个纬距之内），在夏季纬向环流的背景场下，容易造成暴雨天气的500 hPa环流形式并不是深厚宽广、移动缓慢的长波槽，而是相对移动较快，较为浅薄的短波槽。700 hPa和850 hPa的平均场特征与500 hPa基本相同，也有明显的短波槽结构影响东平湖流域（图6）。12个天气过程的温度场平均场图2 2010年7月1日山洪个例图3 2011年9月13日山洪个例图4 2013年5月26日山洪个例194Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7特点基本相同，在洪涝天气过程发生前，均受暖脊控制，有明显的地面增温作用。由于12个天气过程均发生在夏季，冷槽明显偏北。这与500 hPa受短波槽影响、长波槽槽区明显偏北的高空形势基本一致。图5 500hPa高度场平均图6 850hPa温度场平均3.2 泰安洪涝概念模型从整层形式场的平均场，结合12个单独天气个例进行分析发现：当发生洪涝灾害过程时，500 hPa受短波槽（10个纬距之内）影响，副高位置偏南且稳定少动，为暴雨的产生提供环流背景。850 hPa位于副高边缘低压带，即风向切变的地区，当500 hPa槽移动较快时，容易与850 hPa切变形成前倾结构，激发对流性天气；当500 hPa槽移动较为缓慢，正涡度平流增大，会导致低压带涡度增大，形成明显的切变或低涡结构，是造成洪涝灾害的直接影响系统。700 hPa天气系统受500 hPa、850 hPa的共同影响，当500 hPa短波槽相对深厚时，700 hPa具有与500 hPa 同样的短波槽结构；当850 hPa形成明显的低涡结构时，700 hPa具有与850 hPa同样的低涡结构。此外，地面系统与高层系统匹配，表现为均压场结构，或表现为倒槽结构。当850 hPa低涡发展较好时，地面随着正涡度平流的增大，可能也会表现为闭合的气旋结构7-10。4 结论与讨论针对东平湖流域洪涝灾害个例，筛选出12个致灾天气过程。从时间分布来看，灾情主要发生在主汛期。从整层形势场的平均场结合个例单独分析，得出以下结论：（1）副高边缘500 hPa短波槽的移动是造成夏季易诱发洪涝的暴雨天气的背景场，一般北方宽广的槽区与短波槽形成阶梯槽结构，增强对流不稳定。（2）850 hPa切变线或切变线发展出的低涡系统影响，850 hPa温度场配合暖脊系统的影响。（3）地面场受850 hPa暖脊的影响，表现为倒槽或倒槽发展为气旋系统影响。参考文献1 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