7.3.2 降水集中期的气候特征

7.3.2 降水集中期的气候特征

1.降水集中期(PCP)的空间分布

对淮河流域各站41年的降水集中期降水量和出现时间进行时间平均,得到PCPR和PCPD的空间分布情况,如图7.3-1所示,其中图7.3-1(a)中数值单位是毫米,图7.3-1(b)中数字表示7月×日,“图示”表示站点,红色点为淮河流域内站点。由图7.3-1(a)可以看出,在整个区域内,降水集中期降水量的分布是从南向北、从沿海向内地递减。在淮河流域南侧,存在一个降水量大值区,同时也是雨量等值线密集区,这是由于淮河流域南侧山脉对北上暖湿气流的阻挡而形成的。气流翻山后,进入淮河流域,降水量的分布相对比较均匀。此外,东部的苏北平原和河南南部的降水量比较大。如图7.3-1(a)所示,降水量大值区为淮河流域南侧,淮河流域东部苏北平原和河南南部也是降水量异常多出现的区域;此外,河北、山西、河南的三省交界处也是降水变幅较大的区域。

图7.3-1(b)显示,淮河流域的降水集中期出现时间平均在7月,由于采取的样本容量有41年之多,假设样本满足正态分布,可以认为7月是淮河流域降水最集中的时期,而7月恰好是淮河流域的梅雨期。所以从总体上看,可以推断梅雨是造成淮河流域洪涝的主要原因。同时,PCPD的出现时间是由南向北推进的,这与梅雨的由南向北推进也是一致的。

图示

图7.3-1 降水集中期的空间分布

2.PCP的变化幅度

以上分析的是时间平均后淮河流域的PCPR和PCPD的空间分布场。为了分析降水集中期的变化幅度,计算了各站的PCPR和PCPD的标准差,得到标准差分布场如图7.3-2所示,图7.3-2(a)中单位为毫米,图7.3-2(b)中数字表示7月×日,“·”表示站点,红色点为淮河流域内站点。

图7.3-2(a)中的等值线表示降水最大值的变化幅度,在大值区内,降水集中期的降水量各年差异较大,说明容易出现旱涝异常;反之,小值区的降水量较平均,较少出现异常。

从图7.3-2(b)来看,降水集中期出现时间的变化幅度为南方大北方小。淮河流域内PCPD的变化幅度一致,基本上都是25天。但是在河南中部的许昌、郑州、宝丰、驻马店一带PCPD的变化幅度较大,这一带也对应于PCPR的梯度和PCPR的变化幅度梯度较大的地区。

图示

图7.3-2 降水集中期的标准差分布

3.PCP的时间序列分析

对淮河流域38个站的PCPR和PCPD进行区域平均后,得出整个流域的时间变化特征(图7.3-3)。(https://www.daowen.com)

图示

图7.3-3 区域平均后的PCP序列

注:图中蓝色实线为线性趋势线。

从图7.3-3可以看出淮河流域几个明显的PCPR高值年为1963年、1982年、1991年和2000年,这与淮河流域的洪水年有很好的对应关系,说明PCP可以很好地表示淮河流域的洪涝趋势。从线性趋势线上看,PCP降水量有不明显的微弱下降。PCP的出现时间一般集中在7月中下旬,对应于淮河流域的后梅雨期。PCPD偏离平均值较大的年份,即PCP出现时间特别早或者特别晚,往往对应着PCPR的小值年,这意味着当年淮河流域的梅雨期降水较少,降水集中期出现于某次大的降水过程时期。但是1991年的PCPD出现比较早,并且对应着很大的PCPR,从历史资料记录上看,1991年的洪水正是偏早到达的梅雨造成的。从PCPD的线性趋势线上看,PCP的出现时间略有提前。

4.与2003—2007年资料的对比

利用淮河流域的2003—2007年的降水资料与之前的情况进行对比(图7.3-4),结果表明,这5年整个淮河流域的过程性降水强度都非常大,接近1961—2001年平均强度的两倍,各年区域平均降水集中期降水量为361.29mm(2003年)、255.44mm(2004年)、331.73mm(2005年)、301.10mm(2006年)、378.75mm(2007年)。平均趋势显示主要强降水出现在淮河流域西南部,从每一年的降水分布来看,2003年和2005年在淮河流域的西南部出现很强的降水,2004年在淮河流域的西北部出现较强的降水,2006年降水不太强,2007年的强降水出现在淮河流域的西侧和淮河干流一带。虽然从每一年来看,整个区域降水集中期出现时间并不都在7月,但是强降水都出现在7月。

图示

图7.3-4 2003—2007年降水集中期降水量及

5年降水量平均值(单位:mm)

从上述降水集中期分析结果可以初步得到以下结论:

(1)淮河流域降水集中期的出现与梅雨的进退有很大的关系,梅雨期降水是造成淮河流域过程性极端降水的主要原因。因此,淮河流域降水集中期的出现时间是从南向北推进的,主要出现在7月,而降水集中期的降水量也呈南多北少的分布态势,与淮河流域地形存在很好的对应关系。

(2)淮河流域降水集中期降水量体现了区域特征,根据REOF分析的结果,可以大致分为南区、西区和东北区。各区出现过程性极端降水的时间不同,1991年的极端降水出现在南区,1982年的极端降水出现在西区,1970年在东北区有较强的过程性降水。

(3)2003—2007年的降水集中期降水量比之前41年的明显偏大,主要是在淮河上游出现极大降水,这些极大降水出现的时间都在7月,也对应于梅雨期降水。