申延美，孫砳石，劉志欣

（齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾 161006）

黑龍江省西部地區(qū)內澇的氣候成因研究

申延美，孫砳石，劉志欣

（齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾 161006）

內澇耕地是中低產耕地中的主要組成部分，分析內澇成因是中低產田改造過程中的必要方法。本研究針對內澇耕地產生的地理、氣候成因、變化特點進行了分析，利用歷史上總結的技術經驗，分析了導致洪澇的氣象成因和預報方法，對制定防御措施和為農田水利工程改造提供科學依據，具有十分重要的意義。

內澇；氣候；環(huán)流背景

1 引言

黑龍江省西部地區(qū)的糧食產量占全省總產量的四分之一，是全省的重要糧食基地。隨著全球變暖的趨勢日益明顯，極端氣候事件的頻發(fā)性日益顯現，對糧食生產安全的影響日益嚴重。其中洪澇和內澇是黑龍江省西部地區(qū)的主要的農業(yè)災害之一，尤其是20世紀90年代以來趨于嚴重的持續(xù)性內澇的不斷發(fā)生，給農業(yè)生產造成極大危害。近些年來，顧紅、高永剛等[1]利用聚類分析方法將全省劃分成5個種植帶，分析了黑龍江省積溫、降水的氣候變化特征及對糧食產量的影響；婁德君、李治民等[2]利用極端氣候指數方法分析了齊齊哈爾市極端氣候事件，指出極端氣溫和降水指數均存在階段性特征和突變特征；劉艷、孫砳石等[3]利用旱澇指數分析了黑龍江省西部地區(qū)春季到初夏的干旱成因及對糧食產量的影響，指出這一階段易發(fā)生干旱是由于降水量與蒸發(fā)量的不對稱引起的。這些工作都為解決黑龍江省西部地區(qū)的耕作技術，水利建設提供了很好的技術支持。

本文針對黑龍江省西部地區(qū)發(fā)生洪澇、內澇的地理、氣候成因，分析了該區(qū)域洪澇和內澇形成原因，變化特點，利用以往總結的洪澇和內澇發(fā)生的經驗，分析導致洪澇的原因和天氣形勢，為制定防御措施和水利工程改造提供科學依據，具有十分重要的意義。

2 資料與方法

資料：本研究所使用的資料為1951～2009年4～6月份齊齊哈爾市月平均降雨量、月平均氣溫及歷史天氣圖。

方法：運用國家氣候中心業(yè)務化的干旱指數[4]分析旱澇演變，其單站干旱指數：

Z為某時段標準化降水指數；T某時段氣溫；óT氣溫標準差；α為氣溫權重系數，取0.2。

3 洪澇成因探討

洪澇分為兩種情況，一是降水時空分布不均勻，長時間持續(xù)多雨而形成的內澇；二是上游地區(qū)出現集中強降雨，產生大范圍徑流，形成洪水。

3.1 地形因素

齊齊哈爾市地勢東北高，西南低，東北部為小興安嶺向松嫩平原過渡地帶，是多丘陵漫崗的高平原，西部邊緣是大興安嶺相連的丘陵，中部和南部平坦開闊，屬松嫩平原的組成部分，幅員內有一江九河，水源比較充沛，易發(fā)生洪澇。

從其耕地的土壤結構看，東北部以黑鈣土為主，夾雜有部分草甸土，西南部以沙壤土為主，另有小部分鹽堿土。從其農業(yè)自然災害看，具有耕地有崗有洼、有堿有沙、常年旱澇并存、旱澇災害頻發(fā)的特點。據統(tǒng)計年均因水旱災害糧食減產在15%～20%，水旱災害成為這一地區(qū)發(fā)展現代農業(yè)的“瓶頸”。

3.2 自然地理因素

齊齊哈爾市的主要耕地集中在平原地區(qū)，這一區(qū)域坡降在0.07～0.46 m/km，地勢非常平坦。在其區(qū)域內的江河，每逢發(fā)生大洪水時，在地轉偏向力的作用下，往往對江河的右側堤岸形成明顯的沖刷，造成江河向右側改道，其舊有河道淤塞后，逐漸演化成耕地，形成易澇耕地。

根據對內澇耕地的實際踏查，在腐殖質層下，往往是由厚層粘壤質草甸土組成的淀積層和母質層，使土壤中的積水不宜滲透，形成淺表層積水內澇。

3.3 構成洪澇的氣象因子分析

3.3.1 旱澇變化特征

根據齊齊哈爾市的氣溫和降水年際變化規(guī)律，內澇的氣候成因有以下幾方面。

春澇。即在4月中旬末，這一時節(jié)，平均氣溫在8℃左右，耕層土壤解凍深度在30～40 cm。在出現20 mm以上的降水天氣時，由于解凍深度有限，使耕層土壤過濕，出現內澇，影響4月下旬到5月上旬間的春播。歷史上符合這一條件的共有18 a，其中的7 a為嚴重內澇。

夏季出現強降雨或持續(xù)性陰雨，形成的內澇，以及由于江河泛濫形成的洪澇。歷史上出現了19 a，其中：出現在6月的有4 a，7月的有7 a，8月的有8 a。造成糧食減產幅度達15%以上。

考慮到這一區(qū)域冬季平均降水量只有12.2 mm，對整體旱澇的影響不明顯，選擇每年4～10月的降水和氣溫，分析了該區(qū)域旱澇指數（見圖1），共分為5個等級。在60 a當中，出現大旱的有4 a，干旱的12 a，澇年有6 a，大澇有3 a；旱澇相對適中的年份有35 a。在旱澇指數時間演變上，1969年以前是以澇為主的年代，期間的旱澇交替的短周期變化比較明顯；在1971～1982年間出現了一個階段性干旱年份；1983～1995年為一個多水的周期，1996后轉入了一個相對干旱周期，但旱澇交替的短周期變化逐漸顯現。

3.3.2 年降雨量變化的多時間尺度分析

圖1 齊齊哈爾市旱澇指數年際變化

圖2 齊齊哈爾市年降雨量小波系數實部

從圖2可見，在1975年以前，齊齊哈爾市的年降雨量存在著明顯的年代際尺度的周期變化，以24 a的周期信號最為明顯，可以作為齊齊哈爾市的年降雨量變化的背景周期；1975年以后24 a周期迅速減弱，被一個48 a的周期所替代，并有一個15 a的次周期信號出現，反映了這一階段周期變化的多時域性。在此尺度上，齊齊哈爾市的年降雨量的變化存在著3個多水期和2個少水期，這與這一區(qū)域旱澇變化的基本特征相一致。20世紀50年代初到60年代中后期、80年代和1998年以后的多水期是降雨量與背景周期的多水期相疊加的，在此期間發(fā)生了1957、1988、1998、2005和2009年的嚴重內澇，表明齊齊哈爾市年降雨量的周期變化對內澇具有決定性的影響。此外，始終有一個4 a左右的年際周期過程作用于全域，反映了年降雨量也具有短周期變化的特征。

3.4 構成洪澇天氣的環(huán)流形勢

以500 hPa歷史天氣圖為資料,對1951～2000年4～5月、6～8月出現的嚴重洪澇個例進行了環(huán)流形勢分型,共歸納出2類9種環(huán)流型。

3.4.1 春澇的環(huán)流形勢

（1）東高西低Ⅰ型的環(huán)流特點及預報要點，東亞區(qū)域為一槽一脊的經向型環(huán)流。

①低渦位置在42～48°N，115～125°E區(qū)域內；

②東高脊線在130～145°E，脊最外側一條等高線由槽底到脊頂≥15個緯距；

③鋒區(qū)位置：以在35～42°N內等高線；強度：梯度≥0.7條/緯度。

（2）東高西低Ⅱ型的環(huán)流特點及預報要點，東亞區(qū)域為一槽一脊的經向型環(huán)流。

①低渦位置在45～48°N，115～125°E區(qū)域內；

②鋒區(qū)位置：以在40～44°N內等高線；強度：梯度≥0.7條/緯度。

（3）河套低壓型的環(huán)流特點及預報要點。

指地面低壓發(fā)生、發(fā)展的位置在42°N，105～125°E區(qū)域，低壓系統(tǒng)進入本區(qū)的路徑偏南的發(fā)展性氣旋，其環(huán)流特點是，大氣環(huán)流處于西風指數由高向低調整的過程中，極鋒鋒區(qū)在中亞區(qū)域向南壓，而相對的中緯度鋒區(qū)比較穩(wěn)定，促成兩只鋒區(qū)在105～115°E間形成合并，地面低壓產生在中緯度鋒區(qū)之上，受極地鋒區(qū)上分裂的冷空氣影響而發(fā)展。其著重點是：

①在130～135°E區(qū)域內穩(wěn)定發(fā)展的東阻脊；

②東阻脊后，平均在40°N存在一支中緯度強鋒區(qū)和南伸的西風槽；

③槽后有冷空氣南侵。

3.4.2 夏季洪澇的環(huán)流形勢

（1）東阻深槽Ⅰ型的環(huán)流特點及預報要點：

①鄂霍次克海高壓與太平洋高壓構成南北向的高壓壩；低渦在貝加爾湖以南、蒙古東部；V型深槽在蒙古南部至河套地區(qū)；槽前有一支西南急流；

②地面低壓多發(fā)生河套地區(qū)，進入河北省轉向東北，通過遼寧、吉林西部進入本市，在轉向北移動過程中發(fā)展，降雨集中低壓北沖階段。

（2）東阻深槽Ⅱ型的環(huán)流特點及預報要點：

①此型與Ⅰ型相似，副高很強位置偏北，脊線在130～140°E；鄂高無中心；

②西風槽較深，向東北移動；

③地面有華北氣旋北上發(fā)展，影響本市出現大范圍降大雨、暴雨。

（3）東阻深槽Ⅲ型的環(huán)流特點及預報要點：

①鄂霍次克海高壓與副熱帶高壓雖然構成東阻，但兩高孤單存在，兩高之間有東、西風切變；

②蒙古東部的低渦向東延伸呈東西向槽，槽前部為偏東風，槽后為西南風；

③與高空低渦相對應，從地面到500 hPa都為西南風與偏東風形成的切變，低壓并不東移進入本市；

④降水主要集中橫槽北側的東南風范圍內，西南風控制范圍內無大降水。

⑤主要影響中、西部區(qū)縣。

（4）太平洋副高低槽型的環(huán)流特點及預報要點，此型副熱帶高壓呈西東向帶狀分布，環(huán)流特點為：

①西太平洋高壓中心在30°N左右；

②高壓帶北側35～45°N，歐亞地區(qū)鋒區(qū)為東～西向，在副熱帶鋒區(qū)上不斷有中小槽脊自西向東傳遞；

③槽東移到蒙古至河套地區(qū)有明顯的發(fā)展；

④地面在蒙古南部至河套區(qū)域有氣旋發(fā)展，東移影響本市；

⑤此型過程頻繁，一個過程一般影響2 d左右。

（5）烏拉爾阻塞高壓前部輻合低槽型的環(huán)流特征及預報要點：

①500 hPa烏拉爾區(qū)域為高壓或高壓脊，大陸東岸為次脊。

②鋒區(qū)分兩支，主體冷空氣在泰米爾高原，極地鋒區(qū)沿北緯60°呈西北～偏東向，副熱帶鋒區(qū)由巴爾克什湖沿30～40°N分布，在華北地區(qū)兩支鋒區(qū)上均有小槽沿各自的鋒區(qū)向下游移動，影響本市前一天合并加深；

③大陸東岸的高壓脊或原存在的高壓脊不斷加強，或因兩槽合并與其同步發(fā)展，其作用是使環(huán)流形勢穩(wěn)定，延長降雨時間，并提供暖濕空氣；

④地面影響系統(tǒng)為河套低壓。

（6）中亞高壓低渦型的環(huán)流特點及預報要點：

此型歐亞區(qū)域為兩槽一脊的經向環(huán)流，中亞高壓強大，東北低渦穩(wěn)定，降水時間長，其主要特征：

①中亞高壓脊線為西南～東北向，有超極地冷空氣的補充過程；

②低渦中心在115～130°E、42～50°N為降水強度大時間；

③鋒區(qū)在35～42°N之間。

降雨至少維持3 d，多則一周是陰雨時段的重要形勢。

4 小結

（1）嫩江水系的突發(fā)性洪水是構成該區(qū)域出現大范圍洪澇的主要成因；

（2）春季回暖晚的年份，遇有較為明顯的持續(xù)向陰雨天氣，易行成春澇；

（3）由于地勢平坦，土壤結構形成的不易滲透的特點，在夏季出現大范圍性降雨或持續(xù)降雨時，已形成大范圍內澇；

（4）對春、夏季期間構成洪澇的典型環(huán)流進行分型，為洪澇的預報提供了依據；

（5）根據調查，低洼的中低產田要實施旱改水的耕地改造，且要實現具有強排功能的水利灌溉系統(tǒng)。

[1]顧紅，高永剛，劉丹，等.黑龍江省近43a積溫和降水的變化對農業(yè)的影響［J］.黑龍江氣象，2007（4）：4-7.

[2]婁德君，李治民，王冀，等.近50 a齊齊哈爾市極端氣候事件特征分析［J］.黑龍江氣象，2009（1）：42-46.

[3]劉艷，孫砳石，胡好莉.齊齊哈爾春季及初夏干旱成因的初步探討［J］.黑龍江氣象，2004（2）：17-19.

[4]國家氣候中心.全國氣候影響評價［M］.北京：氣象出版社，2002：12-13.

The Climatic Causality Analysis of Water-Logging in West area of Heilongjiang

Shen Yan-mei，Sun Le-shi，Liu Zhi-xin
（Meteorological Bureau of QiQihaer,Heilongjiang QiQihaer 161006）

water-logging arable land is main part of mid-and low-output arable land.To discover the reason of water-logging is an necessary way during reforming mid-and low-output arable land.The study focuses on analyzing geography and climate reasons,change feature of water-logging arable land.Based on technical experience in history,the paper analyzes the meteorological reason and forecast method on flood.The research is very important,since it provides the science basis for drawing up defense measures and reforming the water conservation of farmland.

water-logging；climate；circulation background

P461

A

2010－8－6

申延美（1971-），女，黑龍江省克山縣人，南京氣象學院，本科生，工程師.

1002－252X（2010）04－0001－03