黑龙江省2019年汛期降水异常的时空特征分析

赵 柠,王深义,韩 冰

（黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

1 引言

黑龙江省土地辽阔，位于我国最北部，地处中高纬，经纬度跨跃大，属温带大陆性季风气候，受西风带环流系统和副热带环流系统交替影响[1]，降水存在复杂的时空分布特征和季节、年际变化。 全省年降水量总的分布趋势是东部多、西部少，中部山区最多。全省降水季节差异大，夏季降水量最多，约占全年总降水量的64%；冬季最少，约占4%；春季和秋季则分别占14%和17%。 长期以来，降水特征一直是人们关注的热点，每一次降水极端偏多事件发生，许多专家学者、业务人员都会对其进行多角度、多方位的深入研究， 探讨揭示不同区域和不同时间尺度降水的异常特征[2-6]。

2019年6月1日-9月10日黑龙江省平均降水量为562.5 mm，比历年同期偏多6 成，为1961年以来历史第1 位，导致嫩江、松花江、黑龙江、乌苏里江四大江河均发生超警戒水位洪水。 汛期降水异常引发的洪水和洪涝灾害,对农业生产、水利、生态环境等国民经济造成了很大的影响, 本文通过对2019年黑龙江省汛期(6-9月上旬)降水的特征与历史汛期的降水特征进行对比，深入分析2019年汛期降水异常特征，有助于揭示黑龙江省汛期的降水变化规律，为预报预测、灾害风险防控提供参考依据。

2 资料与方法

每年的6-9月是黑龙江省降水的集中期,称为汛期,降水量约占全年降水量的64%。 本文采用黑龙江省2019年及1981-2010年6月1日-9月10日83个地面观测站的逐日降水资料，除北极村、大庆、七台河3 个地面观测站数据缺失70%以上外， 数据基本连续完整，站点空间分布相对均匀，能够较好地代表黑龙江省各地区的极端降水特性。 经过整理与筛选后，确定选择其中的80 个地面观测站数据资料进行研究。

3 降水异常空间分布特征

3.1 2019年汛期降水实况

2019年6月1日08 时-2019年9月11日08时， 全省平均降水量为562.5 mm， 比历史同期多55.2%（历史同期362.5 mm）。 整体呈现南多北少，东多西少的态势。 累计降水量超过800 mm 的站点有3个：鹤岗929.8 mm、绥滨837.7 mm、富锦830.2 mm；大兴安岭大部、大庆南部、牡丹江西南部及龙江累计降水量为221.8-383 mm；其它地区400.9-929.8 mm。与历史同期相比，黑河南部、伊春、齐齐哈尔大部、绥化大部、哈尔滨大部、三江平原大部、牡丹江大部及杜尔伯特多4 成-1 倍以上；大兴安岭大部少1-3 成；其它地区多1-3 成（图略）。

3.2 汛期降水异常空间分布

3.2.1 极端降水阈值

通过百分位阈值法[7-12]统计分析发现(图1)，黑龙江省汛期极端降水阈值分布在22.8-36.6 mm/d 之间，为中到大雨量级，平均为30.5 mm/d，相当于大雨量级，黑龙江省阈值分布不均，东西有明显差异，西高东低，且呈现由中部分别向南北两端递减的趋势。西部地区阈值较大，大部分站点高于平均值，其中青冈站阈值最大，为36.6 mm/d；东部大部地区阈值小于平均值，且呈零散块状分布在26.4-31 mm/d，个别站点的阈值明显偏小； 极端降水阈值的最小值出现在大兴安岭北部，其中漠河站、呼中站阈值最小，为22.8 mm/d。

图1 黑龙江省30 a 历史同期（6月1日-9月10日）极端降水阈值空间分布

3.2.2 极端降水频次和强度

2019年黑龙江省汛期极端降水频次分布在0-10 d 之间（图2a），分布极不均匀，齐齐哈尔讷河站频次最多为10 d，绥滨、富锦站次之为9 d。呼中、新林、林甸、青冈4 站频次为0，这4 个站并未在2019年汛期出现极端降水。 黑龙江省大部地区极端降水频次超过4 d， 频次分布较少的区域主要在大兴安岭、松嫩平原中部、三江平原南部及牡丹江局部地区。 如图2b 所示，2019年黑龙江省汛期极端降水强度分布在0-79.7 mm/d 之间，黑龙江省大部地区极端降水强度超过40 mm/d，强度最大的是甘南站，强度最小的是呼中、新林、林甸、青冈4 站（强度为0）。 强度最大值与最小值之间差异较大，40 mm/d 以下呈零散的块状分布。

图2 黑龙江省2019年汛期（6月1日-9月10日）(a)极端降水频次空间分布和(b)极端降水强度空间分布

3.2.3 最大日降水量及连续降水日数

2019年黑龙江省汛期最大日降水量大部地区在50 mm 以上，其中北安、甘南、泰来、鹤岗、绥滨、鸡东6 个站超过100 mm，最大为甘南170.4 mm，最小值出现在大兴安岭的呼中及塔河站，均在25 mm 以下，如图3 所示。

图3 黑龙江省汛期（6月1日-9月10日）最大日降水量空间分布

2019年黑龙江省汛期80 个地面观测站平均最大连续降水日数为9.3 d， 其中鹤岗日数最多为23 d，全部出现在8月份；日数最少为4 d,出现在呼玛、爱辉。

值得注意的是，极端降水阈值大，并不代表极端降水强度、极端降水频次及最大日降水量也大，如：甘南站的极端降水强度、 最大日降水量均为各站最大，但极端降水阈值并不是最大，极端降水频次也不是最多；绥滨、富锦两站的极端降水阈值均处于低值区，但极端降水强度、极端降水频次、最大日降水量却并不处于黑龙江省低值区，相反，相比其它各站极端降水强度和最大日降水量均较大， 极端降水频次也较多。

4 降水异常时间分布特征

4.1 汛期降水异常月分布特征

黑龙江省2019年汛期共出现异常331 站次，其中，8月出现最多，为139 站次，占总异常出现次数的42%， 其次为7月，104 站次， 占总异常出现次数的31.4%，6月和9月较少， 分别为48 站次和40 站次,占比14.5%和12.1%（表1）。 在本文中因黑龙江省2019年汛期结束时间为9月上旬， 故9月日降水量仅统计上旬数据资料，9月上旬黑龙江省降水出现异常的站次与整个6月出现异常的站次却几乎相当。

表1 黑龙江省汛期各月出现异常次数及占总异常次数百分比

4.2 汛期降水异常日分布特征

通过统计分析发现，2019年黑龙江省汛期强降水过程发生的频繁时段开始于6月下旬， 结束于8月末(图4)。 强降水过程主要发生在7月下旬到8月中旬。 2019年6月13日、28日，7月21日、24日、30日，8月7-8日、15-17日、26日，9月7日共计12 d出现降水异常事件。 12 d 中黑龙江省71 个站次有暴雨发生，265 个站次有大雨以上量级降水发生。 7月中旬以后强降水过程发生频繁，7月15日-8月26日黑龙江省平均降水量达344.7 mm, 占汛期平均降水量的61.3%。

图4 2019年6-9月黑龙江省逐日降水量的时间序列（mm）

5 主要结论

（1）黑龙江省2019年汛期降水呈南多北少，东多西少的态势。 除大兴安岭大部外的其它地区均较历史同期偏多，其中三江平原大部偏多1 倍以上；极端降水阈值在22.8-36.6 mm/d 为中到大雨量级，分布不均，西高东低，且由中部分别向南北两端递减；大部地区极端降水频次达4 d， 最多为讷河10 d；极端降水强度超过40 mm/d，最大为甘南79.7 mm/d；部分区域最大日降水量超过100 mm， 最大为甘南170.4 mm；最大连续降水日数出现在鹤岗达23 d。

（2）极端降水阈值与极端降水强度、极端降水频次及最大日降水量没有明显的正相关，如：甘南站的极端降水强度、最大日降水量均为各站最大，但极端降水阈值和极端降水频次均不是最多。

（3）黑龙江省80 个地面观测站共出现异常331站次， 其中8月出现最多， 占总异常出现次数的42%，其次为7月31.4%，6月和9月较少。

（4）黑龙江省2019年汛期强降水过程主要发生在7月下旬到8月中旬， 期间共计12 d 出现降水异常事件。 71 个站次降暴雨，265 个站次降大雨。