从气候角度看,此次京津冀暴雨过程有多“极端”?

今年6月1日至7月21日,全国平均气温为1961年以来历史同期第2高,降水量为第6少;7月22日以来(7月22日至8月1日),随着华北雨季到来,我国气候总体形势由前期的暖干快速转为暖湿

7月29日至8月1日,台风“杜苏芮”残余环流携丰沛水汽北上,受到华北北部“高压坝”拦截,加上太行山和燕山山脉地形抬升等共同作用,京津冀地区出现一轮历史罕见极端暴雨过程。这轮暴雨过程有多极端,我们用监测实况和历史数据来分析解读。


(资料图片仅供参考)

6月1日-7月21日全国降水量距平百分率分布图

7月22日-8月1日全国降水量距平百分率分布图

一、本轮京津冀暴雨过程有多极端

累计雨量大。北京大部、天津、河北中南部等地出现暴雨到大暴雨,部分地区特大暴雨,过程累计雨量100~600毫米,局地600毫米以上,最大雨量出现在河北邢台临城县,达到惊人的1003毫米(相当于两年的降水量),北京市最大雨量出现在昌平王家园水库(744.8毫米);京津冀地区平均累计降水量175毫米,超过平均年降水量的三分之一。

持续时间长。本次过程从7月29日开始,至8月1日结束,接近4天时间,北京降雨持续时间达83小时;河北邯郸、邢台、石家庄,山西晋中,河南鹤壁及北京西南部等地连续两天出现大暴雨到特大暴雨。

影响范围广。除京津冀外,山东、河南等省也遭受本轮暴雨过程影响。京津冀鲁豫5省(直辖市)417个国家级气象站中,有334站降水量达暴雨及以上级别。累计雨量超100毫米面积有20.6万平方公里。

7月29日-8月1日京津冀地区降水量分布图

二、本轮京津冀极端暴雨成因

水汽充沛、高压坝阻挡和地形抬升的共同作用造成了此次京津冀地区极端降水。

首先是稳定的“高压坝”使得台风残余环流移速慢,降水持续时间长。台风“杜苏芮”残余环流北上过程中,京津冀东部强大的副热带高压和西部高压脊东移,在华北北部形成“高压坝”,“高压坝”迟滞“杜苏芮”及其残余环流北上,因此,“杜苏芮”在华北到黄淮一带的停留时间增长,导致过程持续时间长、累计雨量大。

其次是两个台风和副高的共同影响导致水汽条件好。“杜苏芮”本身携带了大量的水汽,残余的低压系统和强大的副高相配合,形成较强气压梯度,引导东风、东南风显著增强,水汽一路畅通无阻向北输送。此外,位于西太平洋上的台风“卡努”也起到重要作用,较强东南风也将“卡努”附近的水汽源源不断地远距离输送到华北平原。两条水汽通道带来了不同寻常的水汽条件,因此此次降水过程降水量极大。

三是地形作用有利于降水增强。京津冀西边太行山脉与携带水系的东风和东南风正向相交,其北边燕山山脉也与水汽通道存在交角,水汽受地形的阻挡抬升,在山前形成极端强降水。

三、京津冀历史极端暴雨过程对比分析

近年来,京津冀地区已多次出现极端强降水事件,例如2012年的“7 21”和2016年的“7 20”。

2012年7月21-22日,北京、天津及河北出现区域性大暴雨到特大暴雨,北京平均降水量达190.3毫米,房山区河北镇最高达460毫米;天津平均降水量为98.6毫米,宝坻最高达294.7毫米;河北有295个乡镇降水量超过100毫米,10个乡镇超过300毫米,海河流域的北运河出现超历史实测纪录的特大洪水。受强降水影响,京津冀多地出现严重城市内涝、山洪、地质灾害,826.9万人受灾,直接经济损失352.5亿元。

2016年7月18-20日,华北、黄淮地区出现年内最强暴雨过程,局地降水量达300~700毫米,北京大兴(242毫米)、河北井陉(379.7毫米)和武安(374.3毫米)等20多站日雨量超过历史极值,最大小时雨强达140毫米。受强降水过程影响,全国有15个省份2200多万人受灾,直接经济损失930多亿元。

此外,发生在60年前的海河流域特大暴雨洪涝灾害也值得铭记。1963年8月上旬,海河流域旬降水量达200~600毫米,比常年同期偏多2~6倍,太行山东侧甚至达到1000~1500毫米,为常年同期的7~10倍,最大暴雨中心獐么达常年同期的19倍。暴雨导致海河流域子牙、大清、南运河三大水系特大洪水,造成河北、河南、山东、山西、北京等省(直辖市)约600万公顷农田受灾,倒塌房屋1500多万间,工矿企业、交通、电讯等遭受严重破坏。

总体来看,本次京津冀大暴雨过程平均累计雨量已超过了2016年“7 20”和2012年“7 21”,但小于1963年;日雨量破极值站数少于2016年和1963年,接近2012年;最大日降水量值略高于2016年,但小于2012年和1963年;过程降水量50毫米以上范围均超过2012年、2016年和1963年,过程降水量100毫米以上范围小于1963年,但超过2012年和2016年。

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