編者按:“七下八上”是我國主汛期的重要階段之一,這一時段內北方進入主雨季。例如,今年7月底至8月初,我國華北地區,特別是京津冀地區,受臺風“杜蘇芮”影響,出現了歷史罕見的極端降水過程。本期科普看臺聚焦近30年“七下八上”期間的雨,從年代際尺度看主汛期降雨的變化。
專家顧問:
國家氣候中心首席專家 陳峪 陳麗娟,正高級工程師 翟建青 顧薇,
高級工程師 李修倉 姜允迪 趙琳 李柔珂
中央氣象臺高級工程師 劉璐
國家氣象信息中心正高級工程師 張志富 馮愛霞,工程師 石巖
數據會說話:“七下八上”了解一下
“七下八上”是我國華北、東北地區等地全年降水最為集中的一段時期,這一時段降雨強度大,北方地區達到全年降水的最大峰值。我們通過三十多年間“七下八上”的數據,帶您探索“七下八上”的那些秘密。
每年的七月下半月至八月上半月,我國東部地區的主雨帶將北移至華北、東北一帶,達到一年中最北的位置,華北、東北地區以及黃淮部分地區迎來降水集中期,達到全年降水峰值,俗稱“七下八上”。
今年北方“七下八上”降水迅猛且雨量偏多
今年華北雨季從7月22日開始,較常年(7月18日)偏晚4天,截止到8月16日尚未結束。在此期間,全國平均降水量123.2毫米,較常年同期(117.4毫米)偏多4.9%;東北中部、華北大部、華東中南部、西南東部等地偏多5成至1倍,其中北京南部、河北中南部、河南北部等地偏多1~2倍,局地2倍以上。
不少人感覺,今年北方的降雨似乎“格外多”。今年“七下八上”,我國北方地區出現四次較大范圍明顯降水天氣過程。其中,7月29日至8月1日,受臺風殘余低壓環流和低空急流影響,京津冀地區出現極端暴雨天氣過程,北京西南部,河北中部和西南部等地累計降水量350~600毫米,局地700~800毫米,最大累計降水量達1003毫米(河北邢臺臨城縣);100毫米以上降水面積17萬平方公里。河北、北京14個國家氣象觀測站日降水量突破歷史極值,26個國家氣象觀測站3日累計降水量突破歷史極值。
從氣象數據可以看出,華北、東北地區不少城市在這30天的平均降水量可以達到全年的三分之一甚至更多。而今年,北京、天津、石家莊、濟南,“七下八上”期間的降水量均超過常年同期平均降水量,其中石家莊的409.1毫米是常年同期的近三倍。這也客觀印證了公眾對于北方地區降水偏多的主觀感受。
降水日數多也是“七下八上”明顯的特點之一。據統計,北方多個城市在這30天里平均降水日數都在11天至13天左右,相當于每三天中就有一天多在下雨。但對于今年來說,北方多個主要城市的降水日數并不比常年同期偏多,但降水量均超過了常年同期,這也說明了今年的降雨來得急、來得猛,降雨強度較往年有所提升。
“七下八上”為何如此多雨?
副熱帶高壓位置是關鍵
據氣象專家分析,7月下旬前后,夏季風的北邊緣推進到了華北地區,同時,副熱帶高壓脊線位置相對穩定地維持在北緯25°以北,副熱帶高壓就像一個水汽“傳送帶”,借助其西南側的西南氣流或偏東氣流把洋面上的水汽源源不斷地向北輸送,為華北地區提供了充足的水汽條件。暖濕氣流一旦與東移南下的冷空氣相遇,就容易形成強降水或持續性降水。
此外,“七下八上”也是西北太平洋臺風活躍的時期,由于臺風本身攜帶大量的水汽,一旦在“七下八上”防汛關鍵期北上,會造成防汛形勢陡然緊張。歷史上就有多個臺風在此期間影響北方地區,華北地區的降水通常會顯著增加。
32年間“七下八上”存在明顯變化
從數據統計可以看出,1991年以來,“七下八上”期間,華北雨季的累計降水量總體呈增加趨勢。90年代,降水量明顯偏多,2000年后呈現減少趨勢,但在21世紀的20年代降水量又有明顯增加,尤其最近兩年(2021年和2022年)華北雨季降水量分別為276.4毫米和210.4毫米,明顯高于常年平均的136.6毫米,華北、東北和黃淮等地累計降水量更是在2021年時達到了近30年最多。
從日降水量突破同期歷史極值站點數可以看出,近年來,在“七下八上”期間,突破歷史極值的站點數大幅增加,極端天氣多發頻發態勢愈加明顯。
雖然“七下八上”期間是華北、東北以及黃淮部分地區的降雨集中期,但北方地形復雜、受大氣環流季節變化影響,不同地區、不同年份雨季的起止時間會略有差異。近三十年來,華北雨季的開始時間波動很大,最早可提前至7月6日,個別年份直至8月初才拉開華北雨季的序幕。而雨季的持續時間也并非固定的一個月,短則不足一個月,2001年甚至僅有17天,長的可持續近兩月,結束時間最晚可持續到9月9日。尤其是最近兩年(2021年和2022年)雨季持續時間分別為59天和50天,均顯著超過常年平均的29.6天。
極端降水頻繁現身、雨季持續時間延長,這一系列現象的背后推手是全球氣候系統的自然變率和人類活動所導致的全球變暖。全球變暖帶來的大氣含水量升高、氣候系統不穩定、城市“熱島效應”加劇等,均會增加暴雨的頻次和強度,進而引發山體滑坡、泥石流、山洪、中小河流洪水、城市內澇等次生災害。
氣象專家提醒,相較于雨水常年偏多的南方地區,北方各地抵御臺風暴雨等相關雨洪防汛方面的經驗不足,公眾相關防災減災意識和應對能力也亟待增強。大力推進防災減災技能和氣象科學知識的普及,從基層培養公眾的防災減災意識,才能有效降低災害帶來的損失。(蘇杰西)
從年代際尺度縱觀“七下八上”的雨
“七下八上”期間,
我國多雨帶位置有顯著的南北移動特征
根據全國多年降水量數據統計發現,1961年以來,“七下八上”期間,我國東部季風區的多雨帶位置有顯著的年代際變化。1960年代,主要多雨區在東北到華北,南方為次要多雨區;1970年代,主要多雨區在華北,南方為次要多雨區;1980年代,主要多雨區在黃淮到江淮;1990年代,主要多雨區分別在東北到華北北部以及在江南到華南北部。進入21世紀后,2000年至2010年,主要多雨區在江淮;2011年至今,主要多雨區在華北和江淮東部??梢?,我國東部季風區的多雨帶有顯著的南北移動特征。
自然變率和全球變暖
共同導致華北雨季降水量增加
降水量統計結果發現,華北雨季累積雨量整體呈現增加趨勢。專家認為,近10年“七下八上”華北雨季降水量增加,主要是氣候系統的自然變率和人類活動所導致的全球變暖共同影響的結果。
一方面,我國夏季降水的年代際變率受到太平洋年代際濤動(PDO)的顯著影響,近10年PDO為明顯的負位相,負位相有利于東亞夏季風偏強,從而有利于北方降水偏多。另一方面,在全球變暖的背景下,東亞大陸與其周邊海洋的升溫速度不一樣,大陸較海洋升溫更快,導致海陸熱力差異增加,使得東亞副熱帶夏季風增強,從而有利于將更多的水汽從低緯度地區輸送到我國北方地區,造成該地區的降水增多。此外,在全球變暖的背景下,極端事件發生的概率增加,極端性強降水突發、頻發。多種因素共同作用造成華北雨季的降水具有多時間尺度的變化特征,其中近10年降水量增加,降水集中期出現顯著的暴雨洪澇災害。
大氣中水分增多和大氣環流移動減慢
可能共同導致極端降水事件頻發
2000年以來,“七下八上”期間,我國北方暴雨次數增多,強度增強,且持續時間有所增長。極端降水事件越來越頻發的主要原因可能有兩方面,一方面是氣候變暖導致的大氣中水分增多;另一方面,大氣環流移動減慢導致的低氣壓持續盤踞不動會造成影響時間更久。
理論上,溫度每升高1℃,大氣中的含水量會增加7%,有可能導致極端強降水強度變強;同時,當夏季大氣環流的移動變得緩慢而不穩定時,往往意味著熱浪和干旱(與高壓系統有關)和暴雨洪水(與低壓系統有關)都會變得更加持久。
從實際情況來看,當前全國總的降水量變化不顯著,但小時降雨強度在明顯變大。也就是說,過去有很多小雨級別過程,但現在小雨不多,中雨及以上級別過程則比較多;此外,最近幾年臺風北上的趨勢比以往更明顯,進一步加劇了北方強降水發生的概率;最后,對城市區域來說,“熱島”和“雨島”的混合效應也會進一步加劇暴雨的頻次和強度。
全球將面臨更強的降雨,
我國降水分布也將表現區域性差異
從全球范圍來看,氣候變暖將加劇水循環,導致更強的降雨和洪水,高緯度地區降水可能會增加,而在亞熱帶的大部分地區降水則可能會減少。
在我國,“七下八上”關鍵期,未來降水仍表現出一定的區域性差異。據國家氣候中心預測,相對于1986-2005年期間,21世紀近期,除新疆北部外,全國大部分區域的降水呈增加趨勢,西南部地區略有減少;21世紀中期,中國地區降水變化分布形態會有所改變,西北地區除新疆北部個別地區仍為減少外,其他區域的降水將增加,華南北部地區的增加幅度更加顯著;21世紀末期,西北和東北降水增加的大值區進一步擴大。
具體到京津冀地區,21世紀近期,大部分區域降水呈增加趨勢;21世紀中期,降水增加的區域縮小,南部減少區域擴大,最大減少值可達10%以上;21世紀末期,降水增加區域進一步縮小,東北和東南部分地區均表現為減少趨勢,但減少幅度相對較小。京津冀地區區域平均的未來降水的變化趨勢顯示,21世紀降水主要以減少為主,但年代際波動較大,相對于1986-2005年,2020-2030年、2040-2050年和2070-2080年三個時段的降水主要為增加,其他時段主要表現為減少,變化值一般在-10%~6%之間。(穆俊宇)
防汛關鍵期,重點防什么?
“七下八上”是我國的防汛關鍵期。在此期間,強降雨、臺風、龍卷頻發、多發,而事實上,比這些災害性天氣更可怕的,往往是由此引發的各類次生災害,因其滯后性等特點,在天氣過程結束后,依舊給人們的生產生活帶來諸多不利影響。
例如,當土壤含水量達到飽和時,易造成山體和土壤松動,引發泥石流和滑坡等地質災害,并常常在山丘地區和地震易發地發生。在短時間內,會造成河流堵塞,摧毀城鎮村莊,破壞森林、農田,沖毀公路鐵路等。
在城市中,受城市地面硬化、天然水道減少、排水管網設施不足等影響,暴雨會在短時間內讓一座城市道路行洪、交通癱瘓,立交橋下和低洼地帶形成積水與內澇。
對城鎮化率已經過半的我國來說,一場暴雨、一次大風降臨城市,都有可能造成嚴重的人員傷亡和經濟損失,城市內澇、雷電大風等災害,也越來越多地出現在新聞報道中——從2021年鄭州強降雨沖毀停車場擋水圍墻、灌入地鐵隧道,再到今年華北暴雨強降水引發洪水,河北涿州等地被淹……要知道,當城市積水達到20厘米,就會影響行人步行;達到30厘米,小汽車難以行駛;達到80厘米,交通幾乎完全癱瘓。因此,對城市管理者和相關部門來說,讓預報預警轉化為更為精準的應對措施和行之有效的行動,是接下來的當務之急;對公眾來講,提高自我防災救災意識,也應成為生活必修課。
此外,在農業、能源、旅游等與天氣密切相關行業領域,以氣象預報為先導的針對性防范應對措施也應進一步強化。民眾出游旺季疊加暑期汛期,時有意外發生,如河邊嬉戲被快速上漲的洪水沖走,雨中爬山途中遇到泥石流……據報道,今年多起險情均出自對旅游目的地氣象信息的不關注以及對預報預警的漠視。
眼下,“七下八上”即將結束,但強降水、大風等天氣依然會不斷發生。預計9月,我國東部會有南北兩個多雨區,海上還會有4至5個熱帶氣旋生成,防災減災依舊不可掉以輕心,仍須繼續鎖定“關鍵”,筑牢防線。(李悅)
(責任編輯:閆泓)