李文龍，金朝輝

（1.國(guó)網(wǎng)新源控股公司豐滿發(fā)電廠，吉林 吉林市 132108；2.水利部松遼水利委員會(huì)，吉林長(zhǎng)春 130021）

厄爾尼諾事件與豐滿水庫來水規(guī)律研究

李文龍1，金朝輝2

（1.國(guó)網(wǎng)新源控股公司豐滿發(fā)電廠，吉林 吉林市 132108；2.水利部松遼水利委員會(huì)，吉林長(zhǎng)春 130021）

文章統(tǒng)計(jì)了1951年至2015年的65年厄爾尼諾事件與豐滿水庫泄洪發(fā)生頻次，二者完全一致，并結(jié)合豐滿水庫流域來水實(shí)際，研究了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件與豐滿來水、洪水統(tǒng)計(jì)規(guī)律。結(jié)果表明拉馬德雷冷相位期厄爾尼諾年豐滿水庫一般為枯水、拉馬德雷暖相位期厄爾尼諾年豐滿水庫一般為豐水、豐滿水庫特豐水及大洪水多發(fā)生于拉馬德雷冷相位期。

厄爾尼諾；來水規(guī)律；豐滿水庫

1 概 述

一般認(rèn)為海水表層溫度連續(xù)3個(gè)月高出平均值0.5℃以上，即可認(rèn)認(rèn)定是一次厄爾尼諾現(xiàn)象。氣象學(xué)家普遍認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)全球不少地區(qū)的氣候?yàn)?zāi)害有預(yù)兆意義，所以對(duì)它的監(jiān)測(cè)已成為氣候監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。

2014年10月底，中國(guó)國(guó)家氣候中心在歷時(shí)半年的跟蹤監(jiān)測(cè)后對(duì)外宣布，厄爾尼諾事件自2014年5月起已經(jīng)形成。2015年5月以來，美國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)氣象部門也紛紛表示，厄爾尼諾事件形成了。美國(guó)夏威夷大學(xué)學(xué)者阿克塞爾·蒂默曼介紹，目前美國(guó)的氣候模型分析顯示，這次厄爾尼諾的強(qiáng)度可能堪比1997年至1998年同期。

針對(duì)“史上最強(qiáng)厄爾尼諾正在形成”這一觀點(diǎn)，2015年5月29日，中國(guó)氣象局回應(yīng)稱，預(yù)計(jì)厄爾尼諾仍將持續(xù)發(fā)展，并持續(xù)至秋季，將達(dá)到中等以上強(qiáng)度，比歷史上最強(qiáng)的1997—1998年的厄爾尼諾弱，不會(huì)出現(xiàn)史上最強(qiáng)厄爾尼諾事件，但2015年為中等以上強(qiáng)度厄爾尼諾年達(dá)成共識(shí)。

根據(jù)國(guó)家防總防汛備汛情況介紹，預(yù)計(jì)2015年汛期，長(zhǎng)江中下游汛期可能出現(xiàn)類似1995，1996，2010年的區(qū)域性洪水，太湖、淮河、黃河上中游及松花江等可能發(fā)生較大洪水。

2 頻次統(tǒng)計(jì)規(guī)律

統(tǒng)計(jì)豐滿水庫泄洪資料，1951年至2015年的65年間，有16年發(fā)生過泄洪，平均3.9年1次。見表1。

表1 豐滿水庫泄洪成果統(tǒng)計(jì)表 億m3

豐滿水庫多年平均年入庫水量為126.1億m3，年溢流量多少取決于洪水的量級(jí)及發(fā)生時(shí)間等。與早期調(diào)度比，調(diào)度決策水平的提升及水庫來水預(yù)報(bào)水平的提高也是不可忽視的。

研究歷史記錄顯示，自1951年至2015年的65年間先后發(fā)生了1951，1957，1963，1965，1969，1972，1976，1982，1986，1987，1991，1997，2002，2006，2009，2015年等16次厄爾尼諾現(xiàn)象，平均3.9年1次。研究表明，在以年為單位統(tǒng)計(jì)下，厄爾尼諾事件發(fā)生頻次與豐滿水庫泄洪頻次高度一致。

3 來水規(guī)律

太平洋10年濤動(dòng)（PDO，亦稱拉馬德雷現(xiàn)象）是近年來揭示的一種年代際時(shí)間尺度上的氣候變率強(qiáng)信號(hào)，它是疊加在長(zhǎng)期氣候趨勢(shì)變化上的擾動(dòng)，直接造成太平洋及其周邊地區(qū)（包括我國(guó)）氣候的年代際變化，影響ENSO事件的頻率和強(qiáng)度。

呂俊梅等人利用英國(guó)氣象局哈德萊中心的月平均海溫距平資料、美國(guó)Scripps海洋研究所聯(lián)合環(huán)境分析中心（JEDAC）的海表和次表層海溫觀測(cè)資料以及NCEP/NCAR再分析資料，研究了太平洋年代際振蕩（PDO）不同背景下ENSO循環(huán)的特征，并制作了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件發(fā)生年份表。

借鑒該表的PDO冷暖位相劃分成果，結(jié)合豐滿水庫流域來水實(shí)際，研究了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件與豐滿來水、洪水統(tǒng)計(jì)關(guān)系，見表2。

3．1 數(shù)據(jù)分析

表2數(shù)據(jù)表明：

1）表中洪水級(jí)別按《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》劃分，按洪峰、3 d洪量、7 d洪量綜合評(píng)定，結(jié)合豐滿水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)，將20年一遇以下的洪水，統(tǒng)稱中小洪水；水文要素重現(xiàn)期為20—50年一遇的洪水，為大洪水；水文要素重現(xiàn)期大于50年一遇的洪水，為特大洪水。

2）表中年來水定性級(jí)別按《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》劃分，結(jié)合豐滿水庫來水的多年變幅情況，為準(zhǔn)確描述豐滿水庫來水，增加特豐、特枯兩級(jí)，比多年平均值多4成以上為特豐水年；比多年平均值少4成以上為特枯水年。

3）對(duì)于水庫來講，豐水年不一定發(fā)生大洪水；同樣，即使在枯水年也會(huì)發(fā)生大洪水；因此，表中選用了年來水定性和洪水級(jí)別來綜合評(píng)價(jià)水庫來水的特征。

3．2 統(tǒng)計(jì)規(guī)律

根據(jù)表2得出統(tǒng)計(jì)規(guī)律：

1）豐滿水庫年來水與洪水與太平洋10年濤動(dòng)（拉馬德雷）的冷、暖相位關(guān)系密切，豐滿水庫特豐水、大洪水多發(fā)生于拉馬德雷冷相位期；豐滿水庫前10位大洪水中，拉馬德雷冷相位期發(fā)生了7次，分別是1909年（第8位）、1951年（第10位）、1953年（第3位）、1957年（第5位）、1960年（第7位）、2010年（第1位）、2013年（第4位）。

2）在拉馬德雷冷相位期，發(fā)生厄爾尼諾事件的年份，豐滿水庫一般為枯水；發(fā)生拉尼娜事件的年份，豐滿水庫一般為豐水、大洪水。

表2 PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件與豐滿來水、洪水統(tǒng)計(jì)關(guān)系表

3）在拉馬德雷暖相位期，發(fā)生厄爾尼諾事件的年份，豐滿水庫一般為豐水；發(fā)生拉尼娜事件的年份，豐滿水庫一般為枯水。

4）2000—2030年拉馬德雷冷相位期階段相似于1946—1976年拉馬德雷冷相位期階段，這兩階段中，已發(fā)生了豐滿水庫1954年，2010年，2013年前三位特豐來水，來水特豐八成，達(dá)到了“極”的狀態(tài)，導(dǎo)致后期枯水年或連續(xù)枯水年。

5）1946—1976年拉馬德雷冷相位期階段，發(fā)生了豐滿水庫前10位大洪水中的4次，為大洪水高發(fā)期；相似段2000—2030年，已發(fā)生了豐滿水庫前10位大洪水中的2次，后期繼續(xù)發(fā)生大洪水的可能性較高。

6）最近4次厄爾尼諾事件年份為1997，2002，2006，2009年，豐滿水庫來水分別為特枯5成、特枯4成、枯3成、枯3成，枯水3成以上的趨勢(shì)沒有變化，不排除2015年繼續(xù)延續(xù)此趨勢(shì)。

4 來水規(guī)律異常分析

在拉馬德雷冷相位期發(fā)生厄爾尼諾事件的年份，豐滿水庫一般為枯水，1951，1957，1963年是例外。筆者從太陽黑子變化規(guī)律的角度，找到異常的可能原因。點(diǎn)繪“1700—2014年太陽黑子相對(duì)數(shù)過程線”，如圖1所示。

從1700年到2014年太陽黑子相對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)分析，1957年太陽黑子相對(duì)數(shù)為189.9，是315年平均值50.1的3.8倍；1957年所在太陽黑子周期內(nèi)，太陽黑子相對(duì)數(shù)平均值為94.9，是315年平均值50.1的1.9倍；1957年前后，太陽黑子相對(duì)數(shù)平均幾乎翻倍；同時(shí)，從1923年到1964年，太陽黑子相對(duì)數(shù)呈4浪上升趨勢(shì)，數(shù)據(jù)層層推高，其峰值準(zhǔn)確連成直線，是1700年以來的特例，其他階段最多3浪，多出1浪，達(dá)到最高，導(dǎo)致1957年前后，事物規(guī)律發(fā)生了階段性趨勢(shì)變化上的擾動(dòng)；可能因此導(dǎo)致拉馬德雷冷相位期發(fā)生厄爾尼諾事件的1951，1957，1963年由枯水變成了豐水，擾動(dòng)結(jié)束后，事物規(guī)律恢復(fù)正常。

圖1 1700—2014年太陽黑子相對(duì)數(shù)過程線

5 結(jié) 語

2015年位于2000—2030年拉馬德雷冷相位期階段發(fā)生厄爾尼諾事件的年份，該階段已發(fā)生厄爾尼諾事件的年份分別為2002年（特枯4成）、2006年（枯3成）、2009年（枯3成），基于對(duì)規(guī)律的分析，預(yù)測(cè)2015年豐滿水庫來水為枯水3成以上。事后驗(yàn)證，預(yù)測(cè)2015年豐滿水庫來水為枯水3成以上的結(jié)論正確，實(shí)際豐滿水庫2015年來水為枯水4成。

表2 察爾森水庫年月徑流預(yù)測(cè)評(píng)定表

2）時(shí)間序列分析方法輸入變量較少，在資料較少且無法建立常規(guī)預(yù)報(bào)方案時(shí)，它可以將水文過程整體考慮并對(duì)未來水文情勢(shì)做出預(yù)測(cè)，但受限于資料條件預(yù)測(cè)精度不一定很高。

3）時(shí)間序列分析方法具有明顯的局限性，它僅對(duì)具有明顯周期性變化規(guī)律且較為平穩(wěn)的水文現(xiàn)象預(yù)測(cè)較好。

4）中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)精度雖然不高,但超長(zhǎng)的預(yù)見期可以為水庫最大程度地發(fā)揮興利調(diào)度效益提供技術(shù)支撐。

P338

A

1002－0624（2016）12－0030－03

2016-07-16

[收稿日期]2016-06-06