1998年松花江暴雨洪水成因的分析与结果

针对汛期松花江流域的5场主要降雨过程，从环流形势和物理量场两方面对每一场降雨过程的气象成因分别进行分析。对于物理量场，主要考虑了动力因子和水汽因子两个基本方面，选择涡度、散度、垂直速度及水汽通量等基本因子进行分析。由于篇幅所限，只选择与实际状况符合得较好的物理量场进行简要阐述。

（一）6月14～24日的降雨过程

天气系统：高空冷涡、地面蒙古气旋。

1.环流形势分析

从6月14～22日，在500hPa欧亚高空图上，中高纬的环流形势为两脊一槽型，在乌拉尔山附近存在一个高压中心，在雅库茨克到鄂霍茨克海一带也存在一个阻塞高压，两高之间为一宽广而深厚的低压槽，随着从极地冷空气的不断南下，不断有冷低压从低压槽中分离出来，形成冷涡。15日8时（见图3-3），冷涡位于嫩江流域上空，在鄂霍茨克海附近存在一高压脊，阻止了该冷涡的东移，而贝加尔湖西北部低压槽的经向环流进一步加大，并又有一小低压从中分裂出来，同时伴随着冷空气的南侵。在15日8时地面天气图上（图3-4），松花江流域为一发展成熟的有冷暖锋存在的蒙古气旋，与高空冷涡配合，同时贝加尔湖西部也有一副冷锋配合高空新分裂出来的小低压，此时，整个松花江流域已完全处于高空冷涡和地面蒙古气旋的控制之下，开始大面积降雨。

图3-3　1998年6月15日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

图3-4　1998年6月15日8时地面天气图

6月18日，冷涡移出松花江流域，而贝加尔湖西部的低压开始移到松花江流域西部，成为深厚的冷涡系统，其西北部的低压槽经向环流更为明显，槽后冷平流势力非常强大，源源不断地向东南方输送冷空气，并在槽底又分裂出一冷涡，新一轮的降雨又开始加大。19日8时，两冷涡合并，成为有强烈冷中心配合的深厚冷涡，其外围势力已扩展到松花江流域，而鄂霍茨克海附近的暖高压被冷空气隔断，成为阻塞高压。20日8时（见图3-5），该冷涡中心已移到内蒙古北部，成为东北冷涡，与其配合的冷中心强度达-20℃以上，鄂霍茨克海阻塞高压势力也很强大。此时，在地面天气图上（图3-6），地面蒙古气旋已经锢囚，其中心在松花江流域西北部。这种形势一直维持到21日。24日，冷涡势力移向西北，松花江流域降雨过程结束。

图3-5　1998年6月20日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

2.物理量场分析

（1）垂直速度。自6月15日开始，从低层到高层都有一个上升区从贝加尔湖东南部自西向东移动，从15日20时的850hPa的垂直速度场分布图上（见图3-7），可以看到上升运动的最大区域是在嫩江流域的上游，与降雨中心相对应。从16日20时起，嫩江上游的上升运动开始减弱，20日，嫩江流域又重为上升运动控制，致使该区域又有较大降雨出现。

与实况对比可以看到，在降雨出现前，未来降雨区附近已为上升运动区控制。在强降雨时段，降雨区附近为很强的上升运动。由于本次过程中强上升运动维持的时间不是很长，而且主要在嫩江流域，所以强降雨时间不是很长，强降雨范围也不是很大。

（2）水汽通量。一般来说，用通过低层的水汽通量来判断水汽的来源与强弱。因此本文选用850hPa高度水汽通量来分析水汽的来源与强弱。

图3-6　1998年6月20日8时地面天气图

图3-7　1998年6月15日20时850hPa垂直速度场

14日20时，从渤海湾附近开始有水汽通量的强中心向北伸展，15日20时，松花江流域北部已处于水汽通量的中心，其中嫩江流域正位于水汽通量中心的边缘，此时南部渤海湾依然有水汽通量的大值区向北延伸，表明同时还有南部的水汽补充。17日20时，嫩江流域的西部又有很强的水汽通量出现并东移，同时南部依然有水汽的补充。22日嫩江流域水汽通量减小，本次降雨过程中的较大降雨阶段结束。

（二）7月5～10日的降雨过程

天气系统：高空冷涡、地面蒙古气旋和华北气旋。

1.环流形势分析

在欧亚500hPa高空天气图上，本次降雨过程大的环流形势仍为两脊一槽型。6日，华北气旋北上，到达松花江流域南部，而高空贝加尔湖附近的冷涡也产生扰动，分裂出一弱的低涡与地面华北气旋相配合。此时，副高进行了短暂的北跳，脊线位于30°N附近。在副高的引导下，华北气旋继续北上，与从蒙古移来的低压合并，形成东北低压，开始影响松花江流域，并继续加强。在高空，由于冷空气不断南下，到7日8时（见图3-8），松花江流域上空已为一闭合的低压环流，阻塞高压主体也移到鄂霍茨克海附近，同时在我国新疆西部为一高压，两脊一槽的环流形势很明显，等温线也为两脊一槽与之对应。在7日8时地面天气图上（见图3-9），东北低压位于松花江流域中西部，中心与降雨的主雨区重合。这种形势一直持续到8日。9日，东北低压开始减弱东移，高空闭合环流圈消失。到10日，降雨过程结束。

2.物理量场分析

（1）散度。从7月6日20时850hPa散度场分布图（图3-10）上可以看到，嫩江西部是比较强的辐合场，这个辐合场东移进入嫩江流域，嫩江流域转为辐合场控制。而在高空，嫩江中下游为明显的辐散场。根据天气学原理，高空辐散、低层辐合有利于上升运动，同时将低层的水汽和能量运送到高层大气中，有利于形成较大降雨过程，这就导致了6～7日嫩江中下游的强降雨时段。7日后，这种配置转移到松花江干流，降雨中心也移到松花江干流。9日，低层散度场减弱，无明显的辐散与辐合，本次过程的强降雨时段随之结束。

（2）其他物理量。本次降雨中，水汽通量、涡度、垂直速度也有比较好的配合，有利于降雨的物理量场基本都出现在6～8日，即降雨最强的时段内。

5日20时，由850hPa的水汽通量图可以看到（图3-11），南部辽东半岛附近有较强的水汽通量中心向北伸展，6日20时，水汽通量的强中心已北伸到嫩江流域西部，嫩江流域正处在水汽通量变化最强的位置。而此时，在嫩江流域的中低层也有较强的上升运动，有利于水汽与能量的输送。7日以后，地面的辐合区东移，垂直速度上升区也东移，强降雨区也转到松花江干流，9日，垂直速度与涡度同时减弱，降雨过程基本结束。

（三）7月17～21日和7月22～30日的降雨过程

7月17～21日和7月22～30日为造成嫩江第二次洪水的两个连续降雨过程。由于这两场降雨过程紧密相连，其物理量场变化有一定的连续性，故将这两场降雨过程放在一起分析。

天气系统：7月17～21日，高空冷涡、地面蒙古气旋；7月22～30日，高空横槽、地面蒙古气旋。

图3-8　1998年7月7日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

图3-9　1998年7月7日8时地面天气图

图3-10　1998年7月6日20时850hPa散度场

图3-11　1998年7月5日20时850hPa水汽通量(www.xing528.com)

1.环流形势分析

在7月18日8时500hPa高空图上，松花江流域西部到贝加尔湖一带为一低涡，低涡正北部为一高压系统，高压系统东部的冷空气便沿着高压前部的气流南下，输送到低涡，使低涡不断发展加深。地面天气图上，嫩江流域上空为一成熟的蒙古气旋，与高空低涡配合。19日，低涡势力加深，深入到松花江流域，其东部的高压脊势力也有所加大，阻止了该低涡的东移。20日8时，该低涡势力进一步加强，在松花江流域上空已成为东北冷涡（见图3-12）。在20日8时地面天气图（图3-13）上可以看到，从黄河上游移来的气旋补充到蒙古气旋后，使气旋势力加强，气旋中心在松花江流域西北部，位置较偏西，致使降雨主要在嫩江右侧支流。这种稳定的高空环流形势一直持续到22日，并在22日有所减弱，地面气旋也在22日消失。至此，降雨减小，并暂告一段落。

图3-12　1998年7月20日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

24日，松花江流域西部上空为一高空横槽，槽后经向环流显著，源源不断地向高空槽中输送冷空气，势力强大，强降雨开始。到25日，高空槽已深入松花江流域，地面蒙古气旋的势力也扩展到松花江流域西部及南部。27日，高空环流有所调整，见图3-14，在贝加尔湖附近形成一切断低涡，高纬经向环流势力减弱，变得较为平直，贝加尔湖低涡的势力已扩展到松花江流域，在松花江流域上空表现为一高空横槽，位于嫩江流域，此时，新一轮降雨又开始加大。在27日8时地面天气图上，整个松花江流域均为气压低值区所覆盖，见图3-15。28日，松花江流域的高空槽也开始西退，此时，只有松花江流域西部处于高空槽的控制之下，其他地区降雨减小。同时，地面蒙古气旋也开始向西北方向移动，这种状态持续到29日。30日，贝加尔湖低涡进一步向西北移动，蒙古气旋也移出松花江流域，降雨过程结束。

图3-13　1998年7月20日8时地面天气图

图3-14　1998年7月27日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

图3-15　1998年7月27日8时地面天气图

2.物理量场分析

（1）涡度。在19日20时700hPa的涡度场分布图上（图3-16），正涡度的中心在黑龙江省南部的泰来附近，在嫩江的中下游为等涡度线最密集的区域，说明此处涡旋发展最强。这个较强的正涡度区由16日20时嫩江西南部和贝加尔湖东部的正涡度区东移形成，正涡度中心17日20时到达内蒙古的东部，到19日20时正涡度区的势力发展为最强。将17日高层与低层的涡度位置相比较，可以看到，高低层正涡度中心基本重合，预示着未来天气系统将稳定少动，而正涡度中心的加强也预示着未来天气系统将加强，致使17～21日降雨过程中的强降雨时段出现在18～20日。

20日20时，正涡度中心在原地迅速减弱，但并未明显东移，由此可知未来天气系统将减弱，同时可以初步判断未来东部降雨较弱，与嫩江左侧支流实际降雨很小相符。20日20时～23日20时，有明显的负涡度区从黑龙江省的东北部向西南方向侵入，此时天气系统的气旋性弯曲正在减小，降雨减弱。24日20时，从嫩江流域南部开始有较强的正涡度区向北伸展，至25日20时，嫩江流域的大部分地区转为正涡度控制，整个正涡度区为西北东南走向，这使24～25日成为强降雨时段。28日，嫩江流域以西又有正涡度平流区东移，嫩江流域的西部大范围地区进入正涡度区控制，涡度的最大值中心在内蒙古的东部，新一轮的强降雨出现，并使28日成为本次过程的降雨最大日。29日以后，正涡度中心移到大兴安岭附近，嫩江流域大部分开始处于相对较弱的正涡度区，降雨开始减小。30日，正涡度中心减弱，后部有负的涡度区东移，降雨基本结束。

图3-16　1998年7月19日20时700hPa涡度场

图3-17　1998年7月28日20时850hPa垂直速度场

（2）其他物理量。在7月17～30日之间，垂直速度和散度的变化也与降雨有比较好的配合。

分析400hPa的散度场可知，在这近半个月的时间中，嫩江流域的高空基本上是辐散场或很弱的辐合场，其中辐合场出现的时段与该地区降雨较弱时段对应。而低层在强降雨出现阶段基本是较强的辐合场，降雨减弱阶段，辐合强度也相对减弱。

在上升运动中，重点分析7月28日，即嫩江流域降雨较强时的垂直速度场分布。在28日20时850hPa垂直速度场（图3-17）可以看到，整个嫩江流域为上升运动区，其中上升运动的中心位于嫩江流域的上游，与强降雨区基本符合。

（四）8月2～14日的降雨过程

天气系统：2～6日为副高后部和江淮气旋的影响；7～14日为高空冷涡和地面华北气旋与蒙古气旋的共同影响。

1.环流形势分析

在8月2日8时欧亚500hPa高空上，一低值通道从贝加尔湖地区沿西北—东南向伸向内蒙古中部地区，并在松花江流域上空表现为一横槽，此低值区有一冷中心配合。黑龙江省的东北部为一暖性高压脊。在8月2日8时地面天气图上，呼和浩特北部存在一蒙古气旋，在松花江流域则有一弱的没有闭合的低值区，并有一横切变存在于副高的后部。8月2日20时，副高北跳，西伸脊线到30°N附近，副高中心也较强，从太平洋洋面带来大量的水汽，与贝加尔湖方向来的冷空气在松花江干流一带交绥，形成大到暴雨。8月3日，由于贝加尔湖以北冷空气势力的不断南侵，使高空低压槽在松花江流域西部形成一闭合低压环流，并且其前部有一冷中心配合，此时地面位于呼和浩特北部的蒙古气旋势力也开始向东扩展，副高后仍有一切变，降雨仍然较大。4日，由于副高的引导作用，江淮气旋沿副高边缘北上，5日到达松花江流域，并与蒙古气旋合并，势力增强（见图3-18，8月5日8时地面天气图），覆盖整个松花江流域。在高空，松花江流域西部仍为一低涡，其余大部地区处于高空槽中（见图3-19，8月5日8时欧亚500hPa高空天气形势分析），此时，松花江流域降雨又开始加大，这种强降雨一直持续到6日。高空低涡减弱，闭合环流消失，降雨稍有减小。由于贝加尔湖冷空气势力的南下，9日，一新生高空低涡势力开始加大东移，松花江流域上空形成东北冷涡，降雨又开始加大；在地面，一新生蒙古气旋也于9日东移，与原松花江流域的锢囚气旋合并，势力明显增强。由于鄂霍茨克海阻塞高压脊的存在，阻止了东北冷涡的东移，使冷涡东移缓慢，一直徘徊于嫩江流域，这种状态一直持续到8月11日。在8月11日8时欧亚500hPa高空天气图上（图3-20），东北冷涡中心正处于松花江流域西部，其后有一冷舌，东部为鄂霍茨克海阻塞高压脊，西部亦为暖性阻塞高压。在8月11日8时的地面天气图上（图3-21），蒙古气旋也发展到鼎盛时期，形成锢囚气旋，并在其后部又有一新冷锋进入，降雨一直很大。8月12日500hPa高空环流有所调整，阻塞高压减弱，东北冷涡范围开始缩小，但中心仍位于嫩江流域上空。13日，由于贝加尔湖北部的高压势力范围扩大，使原来存在于鄂霍茨克海附近的阻塞高压脊消失，东北冷涡减弱并向西北退去，与贝加尔湖低压合并，这样，松花江流域便处于高空槽的末端，降雨减小。14日，地面蒙古气旋减弱，降雨过程结束。

图3-18　1998年8月5日8时地面天气图

图3-19　1998年8月5日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

图3-20　1998年8月11日8时欧亚500hPa高空天气形势分析

图3-21　1998年8月11日8时地面天气图

2.物理量场分析

（1）水汽通量。本次降雨过程由于影响系统不一，故在水汽来源上也不尽相同。在8月6日以前的降雨中，水汽的来源主要是海上。8月2日，渤海湾附近有水汽通量的大值区向嫩江流域延伸。3日20时，水汽通量的中心虽在辽宁省和吉林省，但水汽通量梯度较大的区域仍在黑龙江省南部地区。5日20时，又有一个水汽通量的大值区从日本海向黑龙江省中部延伸，与原来渤海湾北上的水汽在黑龙江省南部地区合并。由实况降雨资料可知，3日、5～6日的降雨大值区在松花江干流的中部地区，这正是两个水汽通量大值区的交汇处。7日以后，基本上没有日本海附近的水汽补充，水汽主要来自渤海湾和嫩江以西。从8日20时850hPa的水汽通量图（图3-22）可以明显地看出渤海湾和嫩江以西这两个水汽的来源。水汽通量中心位于嫩江流域中下游，南部从渤海湾到辽东半岛有很强的水汽通量中心向北伸展，作为水汽的补充来源，此时，嫩江中下游强降雨开始。11日以后，水汽通量的强度开始减弱、东移，松花江干流下游强降雨开始，但降雨强度较嫩江流域弱。

（2）涡度。在8月1～2日的涡度场上，南部有正的涡度区北上，正涡度中心位于松花江流域，这正是未来降雨较大的区域。3～4日，这个正涡度中心减弱移出，同时并有负涡度移到本区域。4～5日松花江流域中部又转为正涡度区控制，5日20时，嫩江中下游和松花江干流的中上游均为很强的正涡度区，涡度平流非常明显，而中心强度也比较大，由此导致了5～6日的强降雨时段。6日以后正涡度中心转移到嫩江流域，并在8日20时与西来正涡度合并，中心位于洮儿河附近，嫩江流域依然处在涡度梯度较大的区域内，降雨强度很大，这种状态一直持续到11日。11日20时，正涡度中心东移并减弱，这种涡度的变化导致了强降雨中心东移，降雨强度也相对减弱。

（3）散度与垂直速度。重点分析强降雨发生前8月8日的散度场。在低空，嫩江流域上空均为大片的较强辐合区，辐合区中心在洮儿河附近，嫩江流域中下游处于辐合区中心的边缘；而在高空，嫩江流域为大片的辐散场。低空辐合、高空辐散这种高低空配置，使大气产生上升运动，同时有利于低层的水汽和能量向高层输送，产生较大的降雨。

从8月8日20时850hPa的垂直速度场（图3-23）可以看到，在未来强降雨发生的区域里，有强烈的上升运动，上升运动中心正位于强降雨发生区，满足了强降雨发生的动力条件。