中圖分類號:P426.6 文獻標志碼:B 文章編號:2095-3305(2025)05-0097-03
那棱格勒河流域發(fā)生洪災會對下游牧民牧場、尾閭湖區(qū)企業(yè)和道路的安全造成影響。了解該流域洪災天氣形勢,對提高洪水預測和防范能力具有重要意義。通過對比分析那棱格勒河流域2018年和2022年8月2次洪災的天氣形勢,探討大氣環(huán)流及氣象要素對河流徑流的影響,為氣象服務工作提供啟示。
1 區(qū)域概況
那棱格勒河位于柴達木盆地西南部,屬西臺吉爾湖水系,發(fā)源于昆侖山脈阿爾格山的雪蓮山,海拔5598m ,源頭為冰川,以下 13km 處河水匯入庫水浣。中上游水流流速較快,流水侵蝕分割現(xiàn)象非常嚴重,河流多次發(fā)生易道現(xiàn)象,使河道蝕余梁地、階地等地形發(fā)育。那棱格勒河出山后,經過地表一地下一地表的多次轉化,最終匯入下游西臺吉乃爾湖,是那棱格勒河流域的沖積扇區(qū)域。那棱格勒河以降雨和融雪混合補給為主,每年汛期在6一9月,高溫融雪加上強降雨容易引發(fā)洪水。目前,那棱格勒河流域周邊僅有9個氣象觀測站點,站點稀疏,監(jiān)測盲區(qū)大。那棱格勒河流域氣候干旱、氣溫較低、降雨量少、日照時間長、晝夜溫差較大,冬季漫長且寒冷,夏季涼爽短促,屬典型的高原大陸性干旱氣候。山前平原區(qū)氣候干旱、降雨量少、蒸發(fā)嚴重,大部分區(qū)域為戈壁沙漠地帶,無植被生長。
2兩次洪災基本情況
2.1 2018年8月洪災
大氣環(huán)流主要特征:極渦呈單極型分布且強度偏強,亞歐大陸中高緯度為多波型,西北太平洋副熱帶高壓西脊點偏西,強度略強于常年。
氣象情況:那棱格勒河流域平均氣溫在 9.3-19.99‰ 較常年同期偏高 0.1~0.7°C ;降水量不足 50mm 月內那棱格勒河流域有5d最高氣溫在 30qC 以上,降水日數(shù)為14d,主要有4次降水過程,分別是8月1日、9日、10日、13日、23日。
2.2 2022年8月洪災
2022年8月8日,那棱格勒河上游持續(xù)高溫,致使大量冰雪快速消融,短時間內產生了大量融水,融水匯入河流導致河流水量急劇增加。8月那棱格勒河流域周邊區(qū)域站累計降水量在 10.5~106.1mm 與2021年同期相比,那棱格勒河流域上游的格林格爾、尕林格降水量明顯偏多,高6倍以上。最高氣溫均值在17.6-29.1°C ,與歷年相比各地偏高 0.8~2.6% ,其中烏圖美仁鄉(xiāng)偏高幅度最大。
2.3水文動態(tài)變化監(jiān)測情況
從8月那棱格勒河最大流量、降水量和平均最高氣溫數(shù)據(jù)分析可知,1一4日最高氣溫逐日升高,25日后最高氣溫逐日下降,31日略有回升。6—8日連續(xù)3d出現(xiàn) 10mm 以上降水,累計雨量達 39.2mm 。7-8日流量顯著增加,8日達到最大值 (1029m3/s ),9日后氣溫與降水均呈現(xiàn)波動變化,流量亦隨之呈現(xiàn)波動變化,23日流量達到第二峰值 (976m3/s ),24—25日最大流量有所下降,26日最大流量增加達 951m3/s ,27—28日最大流量再次下降,28日最大流量為 764m3/s ,29日最大流量回升至 834m3/s ,30—31日最大流量下降,31日最大流量為 706m3/s 。
3環(huán)流形勢對比
3.1 2018年8月的基本情況
北半球極渦呈單極型分布,其極渦中心位置處于北極圈內,并且略偏北美洲一側,極渦中心強度低于536dagpm,與此同時,極渦附近有著極為明顯的負距平,負距平中心值達到 -10dagpm 亞洲受“兩槽一脊”的環(huán)流型控制,槽脊的南北徑向度均較大,兩支高空槽分別位于西西伯利亞地區(qū)和日本以東的位置,槽區(qū)分別對應-2dagpm的弱負距平區(qū)和-6dagpm的負距平區(qū),這表明影響我國的冷空氣不斷南下,但勢力不強。貝加爾湖西部至亞洲大陸東北部為副熱帶高壓脊區(qū),對應4dagpm顯著正距平區(qū),說明西太平洋副熱帶高壓強度較歷史同期明顯偏強,最西延伸到新疆地區(qū),那棱格勒河流域處于副高壓長期控制區(qū)域內,因此那棱格勒河流域整體氣溫較常年偏高。西北部、東北東部等區(qū)域在8月低槽活動較為頻繁,降水量較常年偏多。
2018年8月,西太平洋副高西脊點位于 32°N 123°E 附近,副高強度較常年同期階段性偏強,較2015、2016年以及多年氣候平均偏西,強度偏強,但較2017年偏弱[1-4]。副高脊線階段性偏北,平均偏北5個緯距,中旬偏北最甚,約偏北9個緯距;副高西伸脊點較常年平均偏西 15° 。
3.2 2022年8月基本情況
北半球極渦呈偶極型分布,2個中心分別位于北極圈內法蘭士約瑟夫地群島北部附近和巴芬島,2個極渦中心強度均低于544dagpm。亞洲大陸主要為“兩槽一脊”形勢,2支高空槽分別位于西西伯利亞地區(qū)和切爾斯基山脈以南,2支高空槽均對應負距平。
在北半球中高緯度區(qū)域, 500hPa 平均位勢高度場呈現(xiàn)為四波型分布格局。其中,除了西西伯利亞所處的槽區(qū)之外,其他3個槽區(qū)皆對應著較為強烈的負距平。這一現(xiàn)象清晰地表明了極地冷空氣向南擴散的態(tài)勢較為強勁。就亞洲而言,其受到“兩槽一脊”環(huán)流型的控制,且槽脊的南北徑向度都比較大。2支高空槽分別位于西西伯利亞地區(qū)和日本以東,對應的槽區(qū)分別為弱負距平區(qū)(-2dagpm)和負距平區(qū)(-6dagpm)[5]。8月對我國產生影響的冷空氣雖然不斷南下,但勢力相對較弱。而貝加爾湖西部至亞洲大陸東北部區(qū)域則為副熱帶高壓脊區(qū),對應著顯著的正距平區(qū)(4dagpm),這充分顯示出8月副高的強度與歷吏同期相比明顯偏強。西北大部分地區(qū)、東北東部等地低槽在8月活動頻繁,降水量較常年有所增加;西北中東部、內蒙古大部以及華北等地的氣溫偏高。
2022年8月太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布,588dagpm等高線幾乎環(huán)繞全球,副高西脊點位于 82° E附近,較2018一2021年以及多年氣候平均明顯偏西。副高脊線較往年同期明顯偏北,西伸脊點偏西。副高位置明顯偏西,強度偏強,東亞大陸大部為寬闊的高壓區(qū),并伴有2dagpm的正距平。
選取2023年8月9日高空形勢分析, 500hPa 上副高不斷西伸,3日青海開始受副高 588gpm 控制,溫度場持續(xù)有 0~4% 暖中心配合, 700hPa 亦有暖中心配合,暖中心強度增強至 24°C ;海西大部地區(qū)出現(xiàn)高溫天氣,8月8日烏蘭、茶卡、天峻3站日最高氣溫創(chuàng)1961年以來8月日極值;由于前期持續(xù)高溫,能量積聚明顯,為強對流天氣提供了較充足的熱力條件[。青海大部處于南亞高壓控制中,具有潮濕、不穩(wěn)定特征;9日東部上空南亞高壓東北象限風向由前期平直西風轉為西北風,有冷空氣沿西北氣流下滑,造成中上層中 400~200hPa )有干冷空氣入侵,打破了垂直方向上的穩(wěn)定度,導致大氣不穩(wěn)定能量增加。 700hPa 東北冷渦后部西北氣流受寧夏一帶小高壓底部偏東風引導,影響祁連山區(qū)一帶,從而引發(fā)此次強對流天氣。
4各要素與流量的相關性分析
4.1氣象要素與水文要素的相關性分析
從那棱格勒河上游格林格爾氣象站的最高氣溫、平均氣溫、降水量、預估冰川面積與下泄流量、水閘水位做回歸分析(表1)。下泄流量與最高氣溫、平均氣溫、冰川面積呈負相關,其中與冰川面積的相關性系數(shù)最大,三者相關系數(shù)分別為-0.50286、-0.46544、-0.84599,因此冰川面積的縮小與下泄流量增大相關性大[7-8]。下泄流量與降水量、風速、鴨湖面積、出口水位、水閘水位及水位變化呈正相關,其中與水閘水位、鴨湖面積、出口水位相關性較大,系數(shù)分別為0.83234、0.75143、0.68485。下泄流量與平均氣溫及降水量的相關性低,相關系數(shù)分別為-0.46544、0.2297。
4.2降水量、平均氣溫對下泄流量的影響 4.3多要素對下泄流量的影響
下泄流量與降水量、平均氣溫的回歸關系:
V=1066.27+4.72×R-36.29×TFH
式(1)中, R 為降水量, 為平均氣溫。
根據(jù)模型(1),降水量對下泄流量的貢獻為 15.1% P氣溫 84.8% ,說明那棱格勒河流域流量的變化主要受到氣溫的影響,其次是降水,但模型沒通過顯著性檢驗,可信度較低。
經顯著檢驗后形成流量與各要素之間的關系模型:
V=2.56×R+14.35×T平均-3.36×S鴨湖-10.93×S冰川
式(2)中, R 為降水量, T?? 為平均氣溫, S⊕⊕?? 為鴨湖面積, 為冰川面積。
模型的擬合度為0.66,表示降水量、平均氣溫、鴨湖面積和冰川面積形成的模型可以解釋下泄流量 66%的變化。
4.4那棱格勒河出山口下泄流量對鴨湖水位的影響分析
下泄流量與水閘水位的回歸關系:水閘水位和下泄流量呈顯著正相關。
V=-1539.13+588.57×H水閘
式(3)中, 為水閘水位。
模型(3中下泄流量與水閘水位呈正相關,隨著下泄流量的增加,水閘水位也呈遞增趨勢,根據(jù)虛線可分析出,下泄流量接近600時水位增加趨勢更為明顯。模型調整后 R2 為0.67,表示水閘水位可以解釋流量 67% 的變化,兩者擬合度較好。
5氣象服務啟示
兩次洪災凸顯了氣象監(jiān)測的重要性。氣象部門應進一步優(yōu)化和加密那棱格勒河及其周邊地區(qū)的氣象監(jiān)測站點布局,提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度和時空分辨率。通過更先進的監(jiān)測設備和技術,實時獲取更為準確和詳細的氣象信息,包括降水量、氣溫、風速等關鍵要素,為精準的氣象預報提供堅實的數(shù)據(jù)基礎[9-10]
強化氣象預報的精準度和提前量至關重要。那棱格勒河地形、氣候條件復雜,氣象部門需要不斷提升預報模型的準確性和適應性。利用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術,對氣象數(shù)據(jù)進行深度分析和模擬,盡可能延長洪水預報的時效,為相關部門和民眾預留更多的應對時間。
加強氣象信息的傳播和普及不容忽視。在洪水發(fā)生后,氣象部門應當確保氣象服務信息能夠及時、廣泛、有效地傳遞到受影響地區(qū)。通過多種渠道,如電視、廣播、社交媒體、手機短信等,向公眾發(fā)布準確、易懂的氣象預報和預警信息,提高公眾對氣象災害的認知和防范意識[11-13]
深化跨部門協(xié)作與溝通。氣象部門應與水利、應急管理等相關部門建立更加緊密和高效的聯(lián)動機制。在那棱格勒河洪水事件中,實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)與水利信息的實時共享,共同開展洪水風險評估和應對策略制定,形成協(xié)同作戰(zhàn)的強大合力。
不斷總結經驗教訓,開展針對性的培訓和演練。氣象部門應定期對氣象災害事件進行復盤,分析氣象服務工作中的優(yōu)點和不足。組織相關人員進行專業(yè)培訓和應急演練,提高氣象工作者在面對突發(fā)氣象災害時的業(yè)務能力和應急處理水平。
6結論
(1)那棱格勒河流域位于昆侖山脈北部山前區(qū)域,海拔約 2 700~3 200m ,屬高原大陸性干旱氣候,每年6一9月汛期,高溫融雪與強降雨易引發(fā)洪水,威脅下游安全。
(2)2018年8月北半球極渦呈單極型分布,亞洲受“兩槽一脊”環(huán)流型控制,西太平洋副高西脊點偏西且強度略偏強;2022年8月北半球極渦呈偶極型分布,亞洲大陸主要為“兩槽一脊”形勢,太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布,位置明顯偏西且強度偏高。
(3)下泄流量與最高氣溫、平均氣溫、冰川面積呈負相關,與降水量、風速、鴨湖面積、出口水位、水閘水位及水位變化呈正相關,其中氣溫對下泄流量貢獻最大。
(4)氣象監(jiān)測十分重要,應優(yōu)化加密監(jiān)測站點布局;強化氣象預報精準度和提前量,利用先進技術延長預報時效;加強氣象信息傳播和普及,多渠道向公眾發(fā)布預警信息;深化跨部門協(xié)作與溝通,建立聯(lián)動機制;總結經驗教訓,開展培訓和演練,提高氣象工作者應急處理水平。
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