第32卷第1期 2014年2月 干 旱 气 象 Journal of Arid Meteorology Vo1.32 No.1 Feb,2014 陆晓静,苏占胜,谭志强.黄河宁夏段凌汛期气温变化特征[J].干旱气象,2014,32(1):120—122,[Lu xiaojing,SU Zhansheng,TAN Zhigiang. Analysis of Characteristics of Temperature in the Ice Flooding Season in Ningxia Section of the Yellow River[J].Journal of Arid Meteorology,2014,32 (1):120—122],doi:10.11755/j.issn.1006—7639(2014)一01—0120 黄河宁夏段凌汛期气温变化特征 陆晓静 2,苏占胜 ,谭志强2 (1.宁夏气象防灾减灾重点试验室,宁夏银川750002;2.宁夏气象台,宁夏银川750002) 摘要:利用宁夏1991—2010年20 a凌汛期水文和气温序列资料,研究了宁夏凌汛期特征、凌汛灾害 发生主要时段,黄河封河、开河集中期与目平均气温之间的关系。结果表明:宁夏凌汛特征为封开河 时序相反,小流量、高水位行洪,受强冷空气影响较大;凌汛灾害主要发生在封河和开河期间;日平均 气温正负转化日期与封、开河期有对应关系,宁夏封河集中期在12月20日至1月19日;开河集中日 期在2月13—20日。在凌汛关键期结合MODIS遥感数据对凌汛灾害监测防范有一定指导意义。 关键词:黄河宁夏段;日平均气温;MODIS数据;凌汛灾害 文章编号:1006—7639(2014)一01—0120—03 doi:10.11755/j.issn.1006—7639(2014)一01—0120 中图分类号:P423.3 文献标识码:A 引 言 宁夏黄河两岸是经济相对发达地区,人口密 1 黄河宁夏段地理特点 黄河宁夏段位置偏北,属于南北流向,自中卫南 集,铁路公路纵横。凌汛¨ 是因黄河段地理纬度 的差异,上下游河段因封河与开河时间先后不同 而形成的冰坝壅水。凌汛灾害 是黄河河段因气 温升高而开河时,融冰水加河槽蓄水挟带大量冰 块急剧下泄,而下游河段可能因气温差异尚未解 长滩入境,至石嘴山麻黄沟出境,流程397 km,跨北 纬37。23 ~39。23 ,纬距2。。黄河宁夏下河沿以上 61 km为峡谷段;下河沿至青铜峡124 km河道曲 折,河心滩地多,为粗砂卵石河床,特定的河势条件 对河流封冻起着重要作用。中宁县枣园以上130 冻,在上游来水的动力作用下,水鼓河开,形成冰 坝阻塞河道,致使水位陡涨,漫滩偎堤而造成的严 重危害。内蒙和宁夏是凌汛灾害较严重的地 区 J。潘进军等 通过对内蒙古凌汛灾害的基 本特点、形成原因、易发时段进行了分析;李云鹏 km为不稳定封河段,枣园至石嘴山260 km为常封 河段。封河逆源而上,下游先封,上游后封,开河时 则自上游向下游发展,上游先开,下游后开,河槽蓄 水、上游来水以及消冰水向下游汇流,这种时序相 反、倒封的特点极易形成冰塞、冰坝,造成河水漫滩, 等 应用EOS/MODIS资料对黄河内蒙段凌汛进 行了监测;杨淑萍等 分析了宁夏黄河凌汛时期 1991—2003年封河和开河期间的气温实况。目 前,宁夏凌汛预报服务需求越来越大,本文利用宁 形成凌汛灾害。黄河宁夏段多年来来水量小,河道 一直维持小流量、高水位行洪的特点;黄河宁夏段的 上游有刘家峡、龙羊峡大型水库,它的调蓄作用直接 影响到河段封、开河过程。当控制冰期下泄流量增 大,除石嘴山河段外,冰期河道水温升高,河段封河 日期推迟,开河提前,封河时间缩短。 夏1991~2010年20 a凌汛期水文和气温序列资 料,研究了宁夏黄河段凌汛特征,分析了冷空气与 封河、开河的关系,并结合MODIS遥感数据对 2011—2013年封河、开河集中期进行检验,并对 2黄河宁夏段凌汛关键期 2.1黄河凌汛关键期 2013年出现的灾情实况进行监测,为预测防范凌 汛灾害、减轻凌汛灾害损失提供科学依据。 收稿日期:2013—05—03:改回日期:2013—08—27 黄河宁夏凌汛关键期为结冰、封冻、开河3个阶 基金项目:宁夏气象局科学技术研究项目“决策气象服务专用数据库建设”资助 作者简介:陆晓静(1964一),女,浙江温州人,硕士,高级工程师,现从事雷达、预报和决策服务工作.E—mail:luxiaojing0705@sina.con 第1期 陆晓静等:黄河宁夏段凌汛期气温变化特征 121 段,结冰是日平均气温由正转负的阶段,经统计,13 平均气温由正转负的日期集中在每年的12月1~5 3,首次出现冰凌的集中期为12月4—2O 113;封河 集中日期在每年的l2月20 13至1月19日;开河集 中13期在2月13~20 13。 2.2影响封开河日期的主要因素 用宁夏1991—2010年封河13期与封河前72 h 日平均气温对应分析可知:宁夏黄河段首次封河时 间大都集中在12月20日至次年1月19 13,13平均 气温由正转负的时间大多集中在12月1~5日左 右,封河13期基本在13平均气温由正转负后半个月 后,当72 h 13平均气温持续低于一10℃,河道基本 黄河宁夏段河势条件、水力、热力条件对河流封 冻起着重要作用。河势条件及水势在某一阶段是确 处于封河状态。例如1993年、2000年、2008年都处 于此状态。当72 h日平均气温变化幅度在5~1O 定的,但热力条件每一年情况都不同,封开河13期确 ℃,预示冷空气入侵强度处于中等或偏强状态时,河 定与热力条件密切相关。凌汛期的冰情现象是在水 温降至0℃以下发生,太阳辐射对河流水体及冰面 总是起增热作用,冬季太阳高度角小,其辐射热量 少,冷空气侵袭,使水凝结成冰。在封河过程中,冷 空气活动是影响封冻的关键因子。宁夏黄河段是南 北向河流,10月降温使河水逐渐冷却,11~12月降 温河流出现流凌、封冻,冷空气入侵强度大小决定流 凌、封河出现的时间;春季随着气温升高,气温对冰 层融化解体起着非常重要的作用。 2.3冷空气入侵强弱是流凌封河日期出现早晚的 关键 气温的高低决定河道里的冰量和冰质,而冷空 气人侵时间、强度是影响流凌封河日期的主要因素。 用日平均气温变化幅度(表1)来判断冷空气强度是 最有效的要素。 表1 黄河宁夏段封河期前72 h日平均气温变化幅度 Tab.1 The range of daily average temperature in 72 hours before the freeze—up of the Yellow River in Ningxia 道易处于封河状态。1996、1997年、2000—2007年、 2008~2010年封河均符合这个标准。因此,用72 h 31平均气温变化幅度作为判断冷空气入侵强度指标 来做流凌灾害防御工作有一定指示意义。 2.4黄河宁夏段开河期日平均气温特征 宁夏首次开河时间主要集中在2月中旬,13平 均气温由负转正的13期集中在2月7—15日,开河 时问集中在2月13~20日。通过对2000~2010年 开河时13平均气温(表2)的分析,开河期间72 h内 13平均气温由负转正明显,72 h 13平均气温升温幅 度在5℃以上,2000~2009年开河均符合。 表2黄河宁夏段开河期前72 h 151平均气温变化幅度统计 Tab.2 The statistics of the daily temperature range in 72 hours before the break—up of the Yellow River in Ningxia 3 MODIS数据在黄河凌汛监测中的 应用结果检验 利用201 1—2012年MODIS黄河凌汛遥感资料 对凌汛关键期流凌、封河、开河进行监测。黄河封开 河集中期都是在12月至次年2月,河道内的冰凌与 陆地上的冰雪无法区分,首先采用MODIS近红外通 道的反射率来区分水和冰雪,在处理过程中加入黄 河河道的地理位置数据,屏蔽陆地上的像素,只对河 干 旱 气 象 (2)封河集中日期在每年的12月20日至次年 道中的像素进行处理,提取的冰凌结果就能更直观 地反映黄河结冰的情况。MODIS黄河凌汛遥感资 料应用受天空云系影响较大,在72 h日平均气温变 化幅度基础上,在天空少云状况下,可使用MODIS 资料对流凌、封河、开河及流凌灾情进行监测分析。 2011年12月13日,黄河宁夏段石嘴山麻黄沟 至惠农农场40 km河段首次流凌,流凌河长40 km, 2012年1月5日青铜峡坝上首次封河,1月8日石 嘴山麻黄沟河段首次封河,2012年l2月9日,黄河 1月19日,在集中期内72 h日平均气温持续低于一 10℃或者72 h日平均气温降温幅度大于5~10℃, 即冷空气入侵强度中等以上,黄河宁夏段河道易出 现封河。 (3)开河集中日期在2月13~20日。在集中 期内72 h升温幅度5 qC以上时,黄河宁夏段河道出 现开河。每年封开河集中时段,72 h日平均气温变 化幅度可作为凌汛灾害预警防御重要指标。 宁夏段石嘴山麻黄沟至礼和浮桥处40 km流凌,较 多年平均提前6 d流凌,较2011年首次流凌提前4 d。2012年12月30 El青铜峡坝上首次封河,石嘴 山麻黄沟河段首次封河,累计封河17 km,总流凌长 度270 km,封河13期在集中期内。2012年2月19 日开始开河,2月21日青铜峡坝上30 km,太中银铁 路以上2 km平稳开河,2月22日至3月6日银川黄 河大桥以上5 km至麻黄沟封河段开河,3月6日08 时黄河宁夏段171 km封河河段全部开河。2013年 黄河宁夏段自1月25日开始开河,至1月29 Et青 铜峡坝上35 km封河段全部开河,截至2月22日黄 河宁夏段全线平稳开河,开河期也在集中期内。 2013年1月7日13:59用MODIS黄河凌汛遥感资 料跟踪监测,发现宁夏中宁县渠口农场附近部分河 道出现漫滩现象,实地考察青铜峡坝上封河平稳,中 宁县渠口农场附近已出现局部漫滩,部分道路树木 淹没、部分河段流凌冲上河岸,高度1 m左右,附近 居民及万亩鱼塘存在安全隐患。监测结果与宁夏水 文站的资料进行对比和验证结果一致。 黄河宁夏段的监测预报和防御,首先要在日平 均气温正负转化的13期,关注冷空气人侵强度,强度 大小可依据72 h日平均气温变化幅度来确定。当 符合封开河集中期后,可使用MODIS遥感数据进行 监测、预报、预测预警及服务。再结合黄河宁夏段开 河期、封河期、凌险危害程度等级、经济发达、重要设 施、人口稠密和灾情严重程度,将银川滨河至永宁 段、青铜峡段、中宁县的白马乡、鸣沙镇和石空镇新 渠稍段作为凌汛灾害重点防御区域,当出现可能发 生的险情时,可将损失降到最低水平。 4结论 (1)黄河宁夏段封开河时序相反,小流量、高水 位行洪,受强冷空气影响较大。 (4)当天空少云条件下,MODIS数据对黄河凌 汛期监测效果明显。 科学高效的气象防灾减灾是公众、政府和其他 各种气象防灾减灾服务的关键,凌汛灾害是宁夏防 灾减灾工作中的重点,由于水文、灾情资料的收集并 不完全,在未来工作中仍需不断地完善。 参考文献: [1]宫德吉,白美兰,王秋晨.黄河凌汛及其预报方法研究[J].气 象,2001,27(5):38—42. [2]王京堂.黄河凌汛灾害的成因分析与对策研究[J].中国减灾, 1996(3):39—41. [3]徐剑峰.黄河内蒙古段凌洪灾害及防凌减灾对策[J].冰川冻 土,1995,17(1):l一7. [4]杨责斐.黄河上游冰情及其研究[J].西北水电,1997(2):l一5. [5]闫新光.影响内蒙古黄河凌汛的三大要素[J].内蒙古水利, 2002(1):19—21. [6]潘进军,白美兰.内蒙古黄河凌汛灾害及其防御.应用气象学报 [J].2008,19(2):106—109. [7]李云鹏,乌日娜,杨晓华.EOS/MODIS资料在监测黄河内蒙古段 凌汛中的应用[J].内蒙古气象,2011(1):27—31. [8]杨淑萍,丁建军,陈晓娟.近13 a来黄河宁夏段凌汛分析[J]. 中国沙漠,2005(11):933—937. [9]鄢俊洁,刘良明,马浩录.MODIS数据在黄河凌汛监测中的应用 [J].武汉大学学报,2004,29(8):679—681. [1O]孙振谦,马浩录,刘道芳.遥感监测黄河凌情的技术与方法 [J].人民黄河,2004,26(12):8—10. [11]陆晓静,郭善云,王建英.GIS技术在宁夏决策气象服务产品中 的应用研究[J].干旱气象,2012,30(2):283—286. [12]郭善云,陆晓静,朱海斌.四JiI 1960—2010年雷暴观测事实及 灾害防范区域研究[J].沙漠与绿洲气象,2012,6(36):69— 72. [13]李艳,马敏劲,王式功,等.阻塞高压与低温持续性降水之间的 关系[J].干旱气象,2012,30(4):539—545. [14]姜燕敏,梁艳,沙欣欣.气候变暖对长三角地区四季长度的影 响[J].干旱气象,2012,30(4):570—574. (下转第127页) 第1期 生态学杂志,2007,26(9):1364—1368. 白 冰等:兰州地区降水量正态分布特征 127 [14]王纪军,任国玉,匡晓燕,等.河南省月和年降水量正态性分析 [11]Wijngaard J B,Klein Tank A M G.Kennen G P.Homogeneity of 20th Century European daily temperature and precipitations se ̄es [J].气候与环境研究,2010,15(4):522—528. [15]方建刚,毛明策,程肖侠.陕西降水的正态分布特征分析[J]. 西北大学学报(自然科学版),2009,39(1):131—136. [J].Int J Climatol,2003,23:679—692. [12]王新平,张景光,李新荣,等.沙坡头地区多年降水分布特征、趋 势及其变率[J].中国沙漠,2001,21(4):260—264. [13]胡文东,陈晓光,李艳春,等.宁夏月、季、年降水量正态性分析 [J].中国沙漠,2006,26(6):963—968. [16]陶云,段旭.云南降水正态分布特征的初探[J].气象科学, 2003(2):161—167. [17]黄嘉佑,黄茂怡,张印,等.中国三峡地区汛期降水量的正态一 研究[J].气象学报,2003,61(1):122—127. Normal Distribution Characteristics of Precipitation in Lanzhou Region BAI Bing ,LU Dengrong ,CHEN Xuejun ,HAN Haitao ,WANG Youheng (1.Gansu Meteorological Information and Technic Support and Equipment Center,Lanzhou 730020,China; 2.Northwest Regional Climate Center,Lanzhou 730020,China) Abstract:It is generally known that the research on precipitation depends on normal distribution of the time—series data.Based on the observational precipitation data at 4 weather stations in Lanzhou,Gaolan,Yuzhong and Yongdeng of Lanzhou region from 1960 to 2009,the normality of the monthly,seasonal and annual precipitations were analyzed by using strictly the“skewness and sharpness coeficifent +W test”methods.The results showed that the annual precipitation of each station obeyed normal distribution in Lanzhou region.The seasonal precipitation in Lanzhou,Gaolan and Yongdeng was subject to normal distribution in summer and autumn,but that in Yuzhong was only subject to normal distribution in autumn,and the normality of precipitation in autumn was the best and the worst in winter in Yuzhung.In addition,most of the monthly precipitations at 4 stations didn’t conform normal distributionhowever, ,the normality of their square root had been improved signiifcantly. Key words:Lanzhou region;precipitation;normal distribution;normality test (上接第122页) Analysis of Characteristics of Temperature Change in the Ice Flooding Season in Ningxia Section of the Yellow River LU Xiaojing ,SU Zhansheng ,TAN Zhiqiang (1.Ningxia Key Laboratory ofMeteorological Disaster Preventing and Reducing, Yinchuan 750002,China;2.Ningxia Meteorological Observatory,Yinchuan 750002,China) Abstract:Based on the hydrological data and temperature series in the ice flooding seasons from 1991 to 2010the variation of dailv ,temperature in ice flooding seasons。the main occu ̄ing period of ice flooding disaster.and the relationship between the freezing—up/ breaking~up periods of the Yellow River in Ningxia section and daily mean temperature were studied.The results show that time se— quenee of the freezing—up and the breaking—up of the river was reversed.When a ice flooding occurredthe flow of the Yellow River ,in Ningxia was small and the water level was high.The ice flooding was affected by the strong cold air.Ice flooding disasters occuⅡed mainly during the periods of rfeezing—up and breaking—up of the river.The date when daily mean temperature transfered from positive to negative or negative to positive was corresponding to the periods of freezing—up and breaking~up of the river.The concentrated date was from December 20 to January 19 for freezing—up,and for breaking—up,it was from February 13 to 20.Using MODIS remote sensing data to monitor and prevent ice flooding disaster had some guiding signiifcance in the critical period of ice flooding. Key words:Ningxia section of the Yellow River;daily temperature;MODIS remote sensing data;ice flooding disaster