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秦岭对其周边地区降雨的影响

已有 2949 次阅读 2021-11-27 20:58 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记

秦岭对其周边地区降雨的影响

 

秦岭,分为狭义上的秦岭和广义上的秦岭。狭义上的秦岭,仅限于陕西省南部、渭河与汉江之间的山地,东以灞河与丹江河谷为界,西止于嘉陵江。广义的秦岭,西起昆仑,中经陇南、陕南,东至鄂豫皖-大别山以及蚌埠附近的张八岭,是长江和黄河流域的分水岭 [选自百度百科]。实际上恰恰是广义的秦岭对其周边地区的降雨有很强的影响,这些地区包括:河南中部、南部(包括郑州市、洛阳市、平顶山市、焦作市、许昌市、漯河市、三门峡市、南阳市、驻马店市、济源市、信阳市)。湖北西北部(十堰市、襄阳市、随州市、荆门市、施恩州),整个重庆市(包括19个县区),四川的北部(包括广元市、达州市、巴中市、绵阳市、南充市、广安市),以及安徽省的西部(包括六安市、阜阳市等),陕西省的中部、南部(汉中市、安康市、商洛市、渭南市、西安市、咸阳市、宝鸡市),甘肃省的东部南部(包括天水市、平凉市、庆阳市、陇南市)等。这些地区的降雨量深受秦岭山脉的影响。

其实,秦岭对于它及其周边地区的强烈影响我最近才重视起来。重视的原因是这些地区的瞬时暴雨非常频繁和严重。为此我整理了这些地区的强降雨记录。纵览如下:

197585日至8日,受7503号台风影响,河南暴雨中心泌阳县林庄6小时雨量830.1毫米,24小时雨量达到1060.3毫米,3天雨量1605.3毫米。

1985910—14日四川绵阳市三台县最大日降水量2797毫米。

198966日晚至7日清晨在豫南桐柏县、鄂北枣阳市东北部和随州市北部出现了一场罕见的特大暴雨24小时雨量100mm以上面积达4500平方公里,暴雨中心在随州市北部万和镇日雨量326.6mm

1991年华东地区特大洪水5月中旬开始中国江淮、太湖地区连降大到暴雨平均雨量较常年多13梅雨季节比往年提前20多天。

199383日晚20时至85延安市区及24个乡镇遭特大暴雨袭击降雨量达1002毫米

1998年汛期81~27日,带主要位于长江上游及其支流和汉水上游受灾范围遍及四川、重庆、云南、贵州、湖南、湖北、江西、安徽、江苏等省市,除云南、贵州省外的7 省市受灾县市达588乡镇10771 个。

20070629几个小时内,随州市普降大到暴雨,超过100毫米的有17个乡镇。几天时间累计降水即达578.1毫米20077720~820时安徽西部阜阳市临泉县迎仙站出现特大暴雨日降水量达518.1mm2007717日,大暴雨袭重庆降雨量266.6毫米!覆盖了重庆市近5万平方公里的土地,31个区县的24小时雨量超过100毫米。

201007135时至16时,安庆市城区累计降雨290.5毫米。2010716日,随州市东部、东北部发生了历史上罕见的特大暴雨,暴雨中心广水市竹林湾站最大6h暴雨量达263.9mm

2013429日重庆暴雨一口气下了22小时

2014831日,重庆东北部地区强降雨,开州、云阳、巫溪、奉节、巫山等5个县的48个雨量站超过250毫米

2015626日以来,我国江淮和太湖流域出现强降雨过程。最大点降雨量太湖流域江苏镇江墓东水库353毫米,长江流域滁河江苏江浦友谊水库247毫米、安徽和县塞河口闸240毫米,淮河流域安徽金寨铁冲乡363毫米。

201662日,重庆市巴南、渝北、长寿、綦江、南川、彭水、黔江、石柱等地出现50mm以上降水最高达到120.6毫米。201662817时至729时,桐城市240个自动站有171个站点降水量超过100毫米,其中52个站点降水量超过250毫米,24个站点降水量超过300毫米,最大降水量出现在桐城陶冲为397.7毫米,安庆站降水量为195.2毫米。

2017918重庆市垫江县遭遇暴雨袭击,最大降雨量达到208.6mm

20207月重庆强降水主要集中在主城和开州、垫江、万州、綦江、南川、合川、长寿等7个区县,有15个雨量站暴雨。其中,南川大有(180.8毫米)、綦江白坪(113.2毫米)。

2020718日到71924小时的降雨量,安徽沿淮到沿江大部分地区暴雨,部分地区大暴雨,局地特大暴雨。全省共计705个雨量站降水量超50毫米,379个雨量站降水量超100毫米,48个雨量站降水量超250毫米,最大裕安狮子岗411.7毫米。

2021717日夜间到22日,河南的郑州、焦作、新乡、洛阳、南阳、平顶山、济源、安阳、鹤壁、许昌地区出现特大暴雨,郑州、许昌、新乡平均降水量分别为:286.5毫米、141.5毫米、129.6毫米,最大降水量出现在郑州市尖岗584.0毫米,鹤壁市最大降水量超过一千毫米。有311个雨量站降水量超过250毫米。

专家表示,从1951-2020年统计来看,随州站8月出现日降水量(08-08时)超过100毫米的共8次,而2021811081208时,随州降雨量已达191.6毫米,突破了该站的8月历史极值。2021811日白天,湖北神农架、黄冈东南部出现大到暴雨、局部大暴雨,夜间,襄阳和随州出现了暴雨到特大暴雨,伴有短时强降水和雷电。襄阳宜城降雨量达305.9毫米。

据历史记载,从公元前206年至1911年间,长江共发生洪灾214次,平均10年一次。其中19世纪中叶,连续发生了18601870年两次特大洪水。20世纪,长江又发生了1931193519541998年等多次特大洪水,历次大洪水都造成了重大的灾害损失。林一山说过,中国降雨量最多的地方是四川盆地、秦岭南边和江南,他的话应该是研究了大量历史资料以后的结论。

以上是从网络上可以搜索到的秦岭周围大暴雨的记录,和林先生的非常符合。实际上还有许多地方的水文资料是空缺的。我们把以上大暴雨的地点描绘在地图上,得到如下地图:

屏幕截图.bmp 

从以上的大暴雨的发生可以总结出以下特点:

1,大暴雨的频繁发生地在广义的大秦岭南边以及东边。包括狭义秦岭南面的四川、重庆、湖北,还包括狭义的秦岭东边的河南、安徽,而河南和安徽是广义的秦岭及其周边地区。

2,从强降雨的发生频率来看,重庆地区、湖北襄阳和随州地区、皖西丘陵地区是强降雨非常频繁的地区。

3,秦岭以北地区是“典型”的雨影地区。秦岭北面的陇西、天水、宝鸡、咸阳、西安、渭南、三门峡一带的年降雨量在500——700之间,恰恰在干湿交界线上。而且这一带发生强降雨的频次很小,强度不大,隔三差五会出现旱灾。而且,从秦岭西部北面的降雨量更少,属于半干旱地区,这和相距不远的四川北部形成鲜明的对比。宝鸡和临近的略阳县也有很大的差别,略阳历史上多次发生大洪水,有一个江神庙专门祭奠嘉陵江江神,人们求江神不要发威,略阳县的大桥上记载了历史上多次大洪水,包括1949年、1951年、1956年、1958年、1961年、1962年、1964年、1967年、1978年、1979年、1980年、1981年、1984年、1990年、1992年等。记载到1949年嘉陵江每秒流量4390立方米,大水入城。1951828起降雨十几天,每秒流量4960立方米;1956610起连日大雨,嘉陵江每秒流量3980立方米;1958819起降雨十几天,每秒流量3610立方米;1961628起大雨,嘉陵江每秒流量3250立方米;1962727日大雨,嘉陵江每秒流量3230立方米;1964721起特大暴雨,嘉陵江每秒流量猛增到5930立方米。1967628起连绵大雨,嘉陵江每秒流量3140立方米;197892日起连绵大雨,嘉陵江每秒流量3160立方米,大水入城;19797月连绵大雨,嘉陵江每秒流量3200立方米,大水入城;198073日起连绵大雨,嘉陵江每秒流量4150立方米,大水入城;1981814日起降大雨27天,嘉陵江每秒流量8630立方米,大水多次入城,县城水深8.59米;198482日起两日大暴雨,嘉陵江每秒流量6300立方米,大水入城;1990756日大暴雨,嘉陵江每秒流量5700立方米,大水入城3米;199282日—16日起连绵大雨,嘉陵江每秒流量3640立方米。而宝鸡地区2016年、2017年和2018年渭河最大径流量是每秒1469立方米。

4,秦岭以北的雨影地区和秦岭以南的雨丰地区形成了强烈的反差。这种反差表现在降雨频次,降雨强度,降雨天数,河流径流量等指标上。充分地说明,秦岭不仅仅是我国南北气候的分界,是炎热带和温带的气候分界线,是植物动物的分界线,而且是我国的降雨分界线,是我国的中央水塔。对于水汽在中国大地的分布、流向、水汽通量、水汽的绝对含量和相对含量都有着极为重要的影响。而这一点恰恰是我们过去长期忽略的。

5,可以肯定的是秦岭南坡的地区深受秦岭坡度和海拔的影响,形成的地形雨多。但是,在河南、安徽等地形成的强降雨却不完全是地形雨,尽管不是地形雨却与地形有非常密切的关系。我分析认为河南1975泌阳县大暴雨、2021年郑州市大暴雨,2007安徽阜阳市大暴雨等这些日降雨量超过500毫米的情况不是地形雨的特点,而是秦岭以北的反气旋气团和太平洋过来的夏季季风气团在河南安徽一带相互绞缠,互相渗透,互相交锋的结果。从地理位置上看,夏季季风气团必然侵入河南安徽地界,因为这里距离海洋只有几百公里,而且地势平坦。但是这些地区也深受秦岭影响,北方形成的热的反气旋气团一般很难翻越秦岭,但是它恰恰能够从秦岭和太行山脉之间侵入河南,尽管秦岭和太行山脉之间的夹缝很窄,只有不足100公里宽,但是一旦形成移动气团,则会深入河南腹地,使得河南形成高温干旱天气。一旦这种气团来势凶猛,而恰恰携带雨水的夏季季风气团也来势凶猛,那么就会发生极端强暴雨天气,它们的锋面交锋就会非常激烈。当然这种情况比较少见。对于安徽经常发生的强降雨,则可能与秦岭南麓向东的季风有关系,从南太平洋和印度洋吹向中国大陆的季风遇见秦岭以后,由于无法翻越秦岭,它就向东吹拂,形成一种性质的气团,当这种气团和来自太平洋的季风相遇以后,由于温度、水汽含量等不同,也由于交错锋面,形成降雨,所以自古以来安徽、湖北北部就是多雨地区,是降雨成灾的地区。

由以上分析,秦岭南部和东面的降雨有三个原因,但是都和秦岭有关系。三个成因中,由于南太平洋的气流具有持续性,所以湖北北部、安徽地区有经常性的大雨,但是很少有超过500毫米的特大暴雨,而河南的暴雨频次较少,但是却有超过500毫米的特大暴雨,它们的锋面是不同的。

基于以上分析和暴雨成因,我们应该有针对性的措施。

第一,应该想办法降低西北地区反气旋的强度,降低西北地区的夏季温度,以便减少气团的强度和南侵的机会。这样,从河南来的湿热气团可以较多地进入关中和秦岭以北的广大地区。所以,西北地区大力植树与降雨分布是有关系的,与河南频繁的特大暴雨也有关系的。西北地区也应该增加水量,增加蒸发量,以便减少西北夏季气团和来自夏季太平洋的气团的性质差别,在性质差别小的情况下可以会比较均匀地分布降雨,锋面长度增大,降雨强度减少,灾害减少,所以向西北调水是必要的,据计算一平方公里的水面一天吸收的热量就超过3.64万亿焦耳,可以有效降低气压。

第二,主要的一点是提前预报,提前预报以后采取措施。我们早就发现当大暴雨来临前会有沉闷、炎热、没有丝毫风等现象,那么当一个强降雨来临的时候也必然有这些温度、湿度、空气流动、气压等方面的异常情况,我们应该及时发现这些异常现象,辅助卫星预报,大气预报等等数据,提前预知强降雨来临。又例如,当安徽地区进入强降雨季节的时候,这时候太平洋季风开始活跃,太平洋上面一般有台风或者热带风暴形成,如果太平洋上在炎热的夏季反而没有风,只有闷热,那么太平洋上一定在形成热带风暴,那么安徽河南等地不就就会有强降雨。再例如,南太平洋上季风活跃,在云南、广西形成了降雨或者热带强风,那么这种风压必然传导到秦岭,那么沿着秦岭向东的风可以能形成,那么安徽的强降雨季节也不会远了。如果重庆、河北酷热无雨,那安徽确定无疑会有强降雨了。

第三,根据预测或者现实,采取切实措施引导大气流动。当预测到了强降雨来临的时候采取以下措施:第一,为了不让局部地区降雨量过大,在预报中心周围采取人工降雨措施,让雨提前降落。例如今年郑州出现了强降雨,那么相邻的山西长治,河南的安阳林州、河北的邯郸市应该采取人工降雨措施,减少郑州周围的水汽,吸引气团向北流动。大面积的降雨在具备气压条件、水分条件的时候就缺乏凝聚核,我们已经知道氯化钙是最好的凝聚核,而且氯化钙容易制取,容易发射,没有污染。氯化钙的分子量是110.984,当氯化钙发射到空中以后可以吸收6个水分子形成络合物,分子量可以达到自身的一倍,从110.984增加到219.07,而且氯化钙有极好的水溶性,因此氯化钙络合物的表面会带电,会立即吸收大量的电离水分子,因此会很快形成凝聚核,形成降雨。另外,较好的凝聚核还有碘化银。在以后的强降雨地区周围就可以采取这些人工降雨措施,一方面减少强降雨地区的降雨量,其次增加干旱地区的降雨可能性。实际上,强降雨地区周边至少300公里范围内都有积雨云,完全具有降雨条件。第二,一般强降雨都是雷阵雨,伴随有大量电离云层,我们可以在电离云层上下功夫,让凝聚核的性质发生变化,云层之间的电性质发生变化,让云层空间环境发生变化,从而影响降雨条件,进而影响降雨范围、降雨强度、降雨时间。这种想法是很有意义的。因为电离云层本身就是降雨的条件之一,每一个暴风雨都会有电闪雷鸣,电离对于降雨条件的形成是至关重要的。当我们向天空中发射铁屑、氯化钙等金属离子的时候,必然改变云层结构,进而影响降雨。因此,我认为在河南、安徽等地组建干扰云层的队伍是必要的,这些队伍使用大炮把干冰、碘化银、氯化钙、铁屑、碳粉等可以影响降雨的物质发射到2000米高度的云层,影响降雨,让云层消失、让降雨提前或者滞后、让云层加强等等都是我们影响天气的目的。另外在山西、山西、河北等和秦岭较近的地区组建人工降雨部队也是必要的,人工降雨不仅能够减少当地干旱,而且能够吸引河南、安徽的气团运动。

第三,在安徽和河南河北应该修建更多的水利设施,更多的防洪措施。例如,丹江口水库的修建,就保证了湖北十堰地区水灾减少。何承生先生提出在湖北和重庆的山地修建多个高海拔水库,在丰水季节把水采用抽取方式从河流中抽到高海拔水库中储存,一方面减少洪水危害,另一方面增加储存水能,到了冬春季干旱季节再放出来发电和灌溉,这个办法很好,我是赞成的。河南也可以做这种抽水储能,防洪储水的措施。甚至这些储水可以卖给河北、山西和陕西。

总之,通过今年夏季郑州的强降雨,我再次反思了秦岭在水文上的作用,让我们看到了秦岭的更多的生态作用,看到了它巨大的气象作用。以后应该更多的研究秦岭的水文和气象作用。

 

 

 

 

 

 




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