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        黑龍江嘉蔭站開(kāi)江預(yù)報(bào)分析方法探討

        2011-03-17 07:31:46張丹丹李金楠
        黑龍江水利科技 2011年1期
        關(guān)鍵詞:開(kāi)江年數(shù)最低氣溫

        雷 慶,張丹丹,李金楠

        (伊春水文局,黑龍江伊春153000)

        嘉蔭站為國(guó)際河流黑龍江中游水位觀測(cè)站,集水面積為85.1萬(wàn)km2。年平均氣溫在零下 0.5℃。歷年最高氣溫37.4℃,最低氣溫零下47.7℃。

        嘉蔭站的開(kāi)江日期主要集中在4月下旬20~25日,歷年開(kāi)江最晚時(shí)間為1986年4月29日,最早時(shí)間為2008年4月8日,開(kāi)江形式多以文開(kāi)為主。

        1 開(kāi)江預(yù)報(bào)分析

        1.1 因子選擇的依據(jù)

        影響開(kāi)江日期的因素有很多,例如氣溫、水溫、冰厚、冰上雪深、極值氣溫風(fēng)速、日照等多種熱力指標(biāo)和封江水位等動(dòng)力指標(biāo),根據(jù)黑龍江嘉蔭站各項(xiàng)歷史資料,使各因子與開(kāi)江日期建立相關(guān)關(guān)系,并取得相關(guān)系數(shù),其中11、12月份的最低氣溫,與開(kāi)江日期相關(guān)系數(shù)在0.35以上,3月份的平均氣溫、3月的蒸發(fā)與開(kāi)江日期的相關(guān)系數(shù)在0.5以上。選用這幾項(xiàng)因子,采用臨界指標(biāo)法,與開(kāi)江日期建立經(jīng)驗(yàn)相關(guān)圖,取得了一定的效果。

        1.2 預(yù)報(bào)方法

        1.2.1 雙因子預(yù)報(bào)指標(biāo)法

        預(yù)報(bào)指標(biāo)法是統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)中比較簡(jiǎn)單的方法,通常是當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)氣象、水文因子達(dá)到某臨界值時(shí),某種冰情現(xiàn)象即可發(fā)生。既將因子作為前期數(shù)量指標(biāo)視為一種信號(hào),用于預(yù)報(bào)后期可能出現(xiàn)的冰情現(xiàn)象。

        1)因子:采用11、12月最低氣溫預(yù)報(bào)。

        2)資料系列:1962~2008年。

        3)預(yù)報(bào)分析:眾所周知冰厚直接影響解凍的快慢,那么氣溫和水溫又是影響冰厚的主要因素。氣溫和水溫成正相關(guān)關(guān)系,氣溫變冷使水溫降低又使冰厚不斷增加,特別是穩(wěn)定封凍期最低氣溫時(shí),水溫變化0.2℃對(duì)冰厚就產(chǎn)生明顯的影響。那么即使氣溫回升,冰厚也不會(huì)再融化到原來(lái)的厚度,而只能越來(lái)越厚。冰厚的形成是不斷累積的過(guò)程,經(jīng)分析表明,11、12月的最低氣溫與開(kāi)江日期做直線相關(guān)的預(yù)報(bào)成果效果最好,既11和12月份極值氣溫越低,冰凍越厚,利用11、12月的最低氣溫與開(kāi)河日期做直線相關(guān),如圖1,預(yù)報(bào)成果見(jiàn)表1。

        預(yù)報(bào)成果統(tǒng)計(jì):預(yù)報(bào)年數(shù):47 a;合格年數(shù):34 a;合格率: 72%。

        4)物理成因:此方法的主要原理就是根據(jù)11月和12月最低氣溫的變化對(duì)熱儲(chǔ)流量的影響,進(jìn)而影響開(kāi)江的快慢。但是就嘉蔭站而言,只能說(shuō)這兩項(xiàng)因子對(duì)未來(lái)1、2、3月份的氣溫具有一定的指示和代表作用,如果代表性不好對(duì)個(gè)別年份來(lái)說(shuō)預(yù)報(bào)精度就會(huì)降低,但此方法做出的預(yù)報(bào)合格率較高,所以可用做參考預(yù)報(bào)。

        圖1 最低氣溫與開(kāi)江日期相關(guān)圖

        1.2.2 單因子經(jīng)驗(yàn)相關(guān)

        經(jīng)驗(yàn)相關(guān)既前期水力、熱力因子與后期冰情要素之間的相關(guān),一般用相關(guān)圖的形式表示,相關(guān)可以是一條曲線,也可是幾條曲線。

        1)因子:3月份平均氣溫。

        2)資料系列:1971~2008年。

        3)預(yù)報(bào)分析:氣溫是影響開(kāi)江快慢的最主要因素之一,既氣溫越高開(kāi)江越早,氣溫越低,開(kāi)江越晚,且3月份平均氣溫與開(kāi)江日期相關(guān)系數(shù)最高,最具有代表性,所以利用3月份平均氣溫為縱坐標(biāo),開(kāi)江日期為橫坐標(biāo),點(diǎn)繪相關(guān)圖,并根據(jù)點(diǎn)子分布定線,并且發(fā)現(xiàn)在一定的氣溫范圍內(nèi),開(kāi)江日期存在一定規(guī)律,所以將線定為3條曲線,見(jiàn)圖2。其中,>-6.0℃,為Ⅰ線;-6.0℃ ~-10.0℃,為Ⅱ線;<-10.0℃,為Ⅲ線。

        預(yù)報(bào)年數(shù):38 a;合格年數(shù):29 a;合格率:76%。

        2 結(jié)語(yǔ)

        由于影響開(kāi)江的因素較多,所以有個(gè)別的突出點(diǎn)子,特別是1985年以后,氣候異常,有的時(shí)候氣溫高,開(kāi)江卻不一定早,特別是1986年3月份平均氣溫-7.3℃,不算低,可是4.29日才開(kāi)江,這其中就有很多其他因素影響。雙因子預(yù)報(bào)指標(biāo)法和因子經(jīng)驗(yàn)相關(guān)法都基于開(kāi)江的物理成因,方法簡(jiǎn)捷預(yù)報(bào)效果較好。2010年采用該方法預(yù)報(bào)結(jié)果正確。

        4)預(yù)報(bào)成果統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表2。

        表1 預(yù)報(bào)成果

        圖2 氣溫與開(kāi)江日期相關(guān)圖

        年份 開(kāi)江日期 3月平均氣溫 預(yù)報(bào)日期 合格1971 4.23 -14.1 4.26√1972 4.21 -7.8 4.20 √1973 4.28 -14.5 4.27 √1974 4.28 -9.8 4.28 √1975 4.19 -7.7 4.20 √1976 4.27 -9.7 4.28 √1977 4.28 -9.8 4.28 √1978 4.19 -10.7 4.17 √1979 4.23 -11.9 4.20 √1980 4.13 -9.6 4.27 1981 4.22 -11.0 4.18 1982 4.20 -9.7 4.28 1983 4.20 -8.7 4.23 √1984 4.21 -13.2 4.23 √1985 4.23 -8.6 4.23 √1986 4.29 -7.3 4.19 1987 4.28 -11.5 4.19 1988 4.17 -11.1 4.18 √1989 4.12 -5.6 4.20 1990 4.12 -3.8 4.14 √1991 4.22 -9.2 4.25 √1992 4.20 -5.9 4.21 √1993 4.21 -7.5 4.19 √1994 4.25 -8.1 4.21 1995 4.22 -8.0 4.21 √1996 4.24 -7.5 4.19 √1997 4.17 -10.3 4.16 √1998 4.15 -6.9 4.18 √1999 4.24 -12.4 4.21 √2000 4.22 -12.9 4.23 √2001 4.25 -8.9 4.24 √2002 4.18 -4.2 4.15 √2003 4.20 -4.5 4.16 √2004 4.16 -10.7 4.17 √2005 4.24 -8.8 4.24 √2006 4.22 -10.0 4.15 2007 4.20 -9.6 4.27 2008 4.08 -0.7 4.06√

        [1] 長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室.中長(zhǎng)期水文氣象預(yù)報(bào)文集(第一集)[M].北京:水利電力出版社,1979.

        [2] 莊一鸰,林三益.水文預(yù)報(bào)[M].北京:水利電力出版社,2003.

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