厄尔尼诺事件与丰满水库来水规律研究

2016-12-27李文龙金朝辉

东北水利水电 2016年12期

关键词：太阳黑子厄尔尼诺年份

李文龙，金朝辉

（1.国网新源控股公司丰满发电厂，吉林吉林市 132108；2.水利部松辽水利委员会，吉林长春 130021）

厄尔尼诺事件与丰满水库来水规律研究

李文龙1，金朝辉2

（1.国网新源控股公司丰满发电厂，吉林吉林市 132108；2.水利部松辽水利委员会，吉林长春 130021）

文章统计了1951年至2015年的65年厄尔尼诺事件与丰满水库泄洪发生频次，二者完全一致，并结合丰满水库流域来水实际，研究了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件与丰满来水、洪水统计规律。结果表明拉马德雷冷相位期厄尔尼诺年丰满水库一般为枯水、拉马德雷暖相位期厄尔尼诺年丰满水库一般为丰水、丰满水库特丰水及大洪水多发生于拉马德雷冷相位期。

厄尔尼诺；来水规律；丰满水库

1 概述

一般认为海水表层温度连续3个月高出平均值0.5℃以上，即可认认定是一次厄尔尼诺现象。气象学家普遍认为，厄尔尼诺现象的发生对全球不少地区的气候灾害有预兆意义，所以对它的监测已成为气候监测中一项重要的内容。

2014年10月底，中国国家气候中心在历时半年的跟踪监测后对外宣布，厄尔尼诺事件自2014年5月起已经形成。2015年5月以来，美国、澳大利亚、日本等国气象部门也纷纷表示，厄尔尼诺事件形成了。美国夏威夷大学学者阿克塞尔·蒂默曼介绍，目前美国的气候模型分析显示，这次厄尔尼诺的强度可能堪比1997年至1998年同期。

针对“史上最强厄尔尼诺正在形成”这一观点，2015年5月29日，中国气象局回应称，预计厄尔尼诺仍将持续发展，并持续至秋季，将达到中等以上强度，比历史上最强的1997—1998年的厄尔尼诺弱，不会出现史上最强厄尔尼诺事件，但2015年为中等以上强度厄尔尼诺年达成共识。

根据国家防总防汛备汛情况介绍，预计2015年汛期，长江中下游汛期可能出现类似1995，1996，2010年的区域性洪水，太湖、淮河、黄河上中游及松花江等可能发生较大洪水。

2 频次统计规律

统计丰满水库泄洪资料，1951年至2015年的65年间，有16年发生过泄洪，平均3.9年1次。见表1。

表1 丰满水库泄洪成果统计表亿m3

丰满水库多年平均年入库水量为126.1亿m3，年溢流量多少取决于洪水的量级及发生时间等。与早期调度比，调度决策水平的提升及水库来水预报水平的提高也是不可忽视的。

研究历史记录显示，自1951年至2015年的65年间先后发生了1951，1957，1963，1965，1969，1972，1976，1982，1986，1987，1991，1997，2002，2006，2009，2015年等16次厄尔尼诺现象，平均3.9年1次。研究表明，在以年为单位统计下，厄尔尼诺事件发生频次与丰满水库泄洪频次高度一致。

3 来水规律

太平洋10年涛动（PDO，亦称拉马德雷现象）是近年来揭示的一种年代际时间尺度上的气候变率强信号，它是叠加在长期气候趋势变化上的扰动，直接造成太平洋及其周边地区（包括我国）气候的年代际变化，影响ENSO事件的频率和强度。

吕俊梅等人利用英国气象局哈德莱中心的月平均海温距平资料、美国Scripps海洋研究所联合环境分析中心（JEDAC）的海表和次表层海温观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料，研究了太平洋年代际振荡（PDO）不同背景下ENSO循环的特征，并制作了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件发生年份表。

借鉴该表的PDO冷暖位相划分成果，结合丰满水库流域来水实际，研究了PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件与丰满来水、洪水统计关系，见表2。

3．1 数据分析

表2数据表明：

1）表中洪水级别按《水文情报预报规范》划分，按洪峰、3 d洪量、7 d洪量综合评定，结合丰满水库防洪标准，将20年一遇以下的洪水，统称中小洪水；水文要素重现期为20—50年一遇的洪水，为大洪水；水文要素重现期大于50年一遇的洪水，为特大洪水。

2）表中年来水定性级别按《水文情报预报规范》划分，结合丰满水库来水的多年变幅情况，为准确描述丰满水库来水，增加特丰、特枯两级，比多年平均值多4成以上为特丰水年；比多年平均值少4成以上为特枯水年。

3）对于水库来讲，丰水年不一定发生大洪水；同样，即使在枯水年也会发生大洪水；因此，表中选用了年来水定性和洪水级别来综合评价水库来水的特征。

3．2 统计规律

根据表2得出统计规律：

1）丰满水库年来水与洪水与太平洋10年涛动（拉马德雷）的冷、暖相位关系密切，丰满水库特丰水、大洪水多发生于拉马德雷冷相位期；丰满水库前10位大洪水中，拉马德雷冷相位期发生了7次，分别是1909年（第8位）、1951年（第10位）、1953年（第3位）、1957年（第5位）、1960年（第7位）、2010年（第1位）、2013年（第4位）。

2）在拉马德雷冷相位期，发生厄尔尼诺事件的年份，丰满水库一般为枯水；发生拉尼娜事件的年份，丰满水库一般为丰水、大洪水。

表2 PDO的冷暖位相下El Nino和La Nina事件与丰满来水、洪水统计关系表

3）在拉马德雷暖相位期，发生厄尔尼诺事件的年份，丰满水库一般为丰水；发生拉尼娜事件的年份，丰满水库一般为枯水。

4）2000—2030年拉马德雷冷相位期阶段相似于1946—1976年拉马德雷冷相位期阶段，这两阶段中，已发生了丰满水库1954年，2010年，2013年前三位特丰来水，来水特丰八成，达到了“极”的状态，导致后期枯水年或连续枯水年。

5）1946—1976年拉马德雷冷相位期阶段，发生了丰满水库前10位大洪水中的4次，为大洪水高发期；相似段2000—2030年，已发生了丰满水库前10位大洪水中的2次，后期继续发生大洪水的可能性较高。

6）最近4次厄尔尼诺事件年份为1997，2002，2006，2009年，丰满水库来水分别为特枯5成、特枯4成、枯3成、枯3成，枯水3成以上的趋势没有变化，不排除2015年继续延续此趋势。

4 来水规律异常分析

在拉马德雷冷相位期发生厄尔尼诺事件的年份，丰满水库一般为枯水，1951，1957，1963年是例外。笔者从太阳黑子变化规律的角度，找到异常的可能原因。点绘“1700—2014年太阳黑子相对数过程线”，如图1所示。

从1700年到2014年太阳黑子相对数数据分析，1957年太阳黑子相对数为189.9，是315年平均值50.1的3.8倍；1957年所在太阳黑子周期内，太阳黑子相对数平均值为94.9，是315年平均值50.1的1.9倍；1957年前后，太阳黑子相对数平均几乎翻倍；同时，从1923年到1964年，太阳黑子相对数呈4浪上升趋势，数据层层推高，其峰值准确连成直线，是1700年以来的特例，其他阶段最多3浪，多出1浪，达到最高，导致1957年前后，事物规律发生了阶段性趋势变化上的扰动；可能因此导致拉马德雷冷相位期发生厄尔尼诺事件的1951，1957，1963年由枯水变成了丰水，扰动结束后，事物规律恢复正常。

图1 1700—2014年太阳黑子相对数过程线

5 结语

2015年位于2000—2030年拉马德雷冷相位期阶段发生厄尔尼诺事件的年份，该阶段已发生厄尔尼诺事件的年份分别为2002年（特枯4成）、2006年（枯3成）、2009年（枯3成），基于对规律的分析，预测2015年丰满水库来水为枯水3成以上。事后验证，预测2015年丰满水库来水为枯水3成以上的结论正确，实际丰满水库2015年来水为枯水4成。