The Relation between Atmospheric Intraseasonal Oscillation and Summer Severe Flood and Drought in the Changjiang-Huaihe River Basin

The intraseasonal oscillation (ISO) is studied during the severe flood and drought years of the Changjiang-Huaihe River Basin with the NCEP/NCAR reanalysis data and the precipitation data in China. The results show that the upper-level (200 hPa) ISO pattern for severe flood (drought) is characterized by an anticyclonic (cyclonic) circulation over the southern Tibetan Plateau and a cyclonic (anti-cyclonic) circulation over the northern Tibetan Plateau. The lower-level (850 hPa) ISO pattern is characterized by an anticyclonic (cyclonic) circulation over the area south of the Changjiang River, the South China Sea, and the Western Pacific, and a cyclonic (anticyclonic) circulation from the area north of the Changjiang River to Japan. These low-level ISO circulation patterns are the first modes of the ISO wind field according to the vector EOF expansion with stronger amplitude of the EOF1 time coefficient in severe flood years than in severe drought years. The analyses also reveal that at 500 hPa and 200 hPa, the atmospheric ISO activity over the Changjiang-Huaihe River basin, North China, and the middle-high latitudes north of China is stronger for severe flood than for severe drought. The ISO meridional wind over the middle-high latitude regions can propagate southwards and meet with the northward propagating ISO meridional wind from lower latitude regions over the Changjiang-Huaihe River Basin during severe flood years, but not during severe drought years.

2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。

2022年长江流域农业干旱发展过程及气象成因

2022年长江流域发生了大面积的干旱,此次干旱涉及范围广,持续时间长,对于农业、生态等方面都造成了较大影响。降水量相比同期减少,气温增加,导致土壤含水量降低,农业干旱同步发生。复演长江流域此次农业干旱的发展过程,探寻其气象成因,对于完善干旱发生机理的认识,实现干旱的有效应对具有重要意义。研究基于ERA5数据,对比2022年土壤含水量与多年同期均值,从时空维度揭示了2022年农业干旱的主要土壤含水量特征;采用标准化土壤湿度指数值,通过与往期干旱事件对比,阐明此次农业干旱的严重性;最后,从大气环流角度与外强迫场海温角度,分析了此次干旱的气象成因。分析表明,2022年,6-9月全流域的农业干旱程度分别为:无旱、极旱、极旱、极旱。流域遭受长达3个月的农业极端干旱,其中依据数值判断,8月干旱程度最深。就干旱气象成因而言,西太副高2022年6-9月较往年同期影响面积增大、强度增强,且西太副高位置异常偏西,近乎包括流域整个范围,导致流域整体处于单纯西太副高控制之下;同时,长江流域夏季降水与前一年秋冬季大西洋北部、太平洋北部的海温,以及同年春夏季太平洋东部、大西洋及印度洋海温关系较为密切,高相关性时段内的海温与往期均值存在差异性,引起相关干旱。

1961~2022年长江流域高温干旱复合极端事件变化特征

2022年长江流域高温干旱复合特征显著,给水资源、生态系统、经济社会等带来重大影响。基于1961~2022年长江流域逐日气象观测数据和气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI),分析了长江流域极端高温、干旱以及高温干旱复合事件的长期趋势和相互关系,给出了基于频次、强度、持续时间和影响面积的综合危险性指数评估结果。研究表明:(1)四川盆地东部和长江中下游干流沿线及以南地区是2022年高温干旱复合事件相对影响最大的地区,同时上述地区也是高温干旱复合风险增加趋势显著的地区。(2)在局地复合事件持续时间增加以及上游复合事件风险增大的叠加作用影响下,长江中下游干流周边水文干旱风险可能增加。(3)气候变暖背景下,高温、复合极端事件将变得更为极端,特别在四川盆地东部和长江流域东南部最为显著;高温事件增加是复合事件增加的原因,越来越多的干旱事件与高温关联;长江上、中游在20世纪90年代末以后高温事件强度对复合事件强度起主要贡献的年份明显增多。(4)从综合危险性来看,长江全流域强高温事件并发的年份较多,而严重干旱常在上、中、下游中的两个区域内发展演变;21世纪以来,6~10月发生高危险性高温干旱复合事件且影响范围覆盖长江全流域的有2006,2013,2019年和2022年。研究成果可为认识长江流域高温干旱复合极端事件规律提供支撑。

2022年长江流域高温干旱过程及其影响评估

2022年夏秋季长江流域出现大范围异常高温干旱事件,对自然生态和社会经济造成了广泛影响,引起了社会广泛关注。利用最新观测资料,系统分析了2022年长江流域高温干旱的气候特征,并采用区域性高温和区域性干旱过程监测评估方法,评估了2022年区域性高温和干旱过程的综合强度及其影响。结果表明:2022年夏季长江流域最高、最低和平均气温均为1961年以来同期最高,高温日数为1961年以来最多,高温覆盖范围为1961年以来最广,高温过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级;2022年夏秋季长江流域干旱过程最大覆盖范围达全流域的94.5%,为1961年以来最广,过程期间累计降水量为1961年以来同期最少,过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级。持续性异常高温干旱造成流域水电、航运、供水和居民生活受到显著影响,部分地区农作物减产,生态环境有所退化。在全球气候变化背景下,近20 a来长江流域区域性高温和干旱事件具有显著的增多、增强以及同时发生的趋势,其影响呈现出系统性和复合型的新特点。未来流域水资源管理需重视气候变化风险,提高应对极端干旱与高温复合灾害的能力。

2022年长江流域干旱特征分析与新时期抗旱减灾应对模式探讨

受大气环流异常影响,2022年长江流域夏季高温伏旱持续时间长、影响范围广、致灾程度大。分析了近15 a来长江流域历年干旱灾害事件和本次干旱特征,以及长江流域抗旱减灾体系建设现状以及在2022年干旱应对中的成效。在此基础上,提出了新时期下抗旱减灾的总体应对思路:(1)以优化国土空间布局为切入点,从源头上规避干旱灾害风险;(2)以空间上的立体调蓄与时间上的峰蓄枯补为路径,实现干旱灾害的过程防控;(3)以优化水利工程运行调度方式为手段,实现防汛抗旱统筹调控;并针对旱情评估与预测、旱灾风险研判和旱灾风险应对共3个方面的关键环节,提出了抗旱减灾方面的科技需求。

2022年长江流域夏秋旱特点分析与思考

近年来,极端天气事件呈现趋多、趋频、趋强、趋广态势,干旱灾害的极端性、反常性越来越明显,干旱灾害风险的复杂性、多变性也愈来愈显著。2022年,水资源相对丰沛的长江流域发生1961年有完整记录以来最严重的气象水文干旱,影响波及流域农业生产、城乡供水、生态、航运、发电等诸多方面。在总结2022年长江流域旱情、旱灾特点的基础上,分析长江流域抗旱减灾工作中存在的难点及问题,并有针对性地提出了未来抗旱减灾工作重点的建议。

2022年长江流域枯水应对与思考

阐述了2022年长江流域枯水特点,流域水库群应对枯水调度以及2022年冬至2023年春期间的补水调度,提出了汛期在保障防洪安全的前提下,兼顾水资源利用,尤其是枯水年份或涝旱急转年份水库调度的方法与实现途径。

基于Copula的2022年长江流域极端干旱重现期研究

2022年夏季,长江流域遭遇了史上罕见的高温干旱事件,给农业、生态和社会经济带来严重影响。利用1961~2022年的气象数据资料,分析了2022年长江流域夏季高温少雨的时空分布特征;在此基础上,采用基于Copula函数的多变量风险评估方法,对此次高温复合型干旱事件的重现期进行了分析。结果表明:长江流域2022年夏季高温日数较常年同期偏多147.5%,为1961年以来历史第一位,且高温发展严重区域与降雨量偏少区域高度重合。基于Copula函数联合重现期的分析显示2022年夏季长江流域干旱超过100a一遇,为有完整气象观测记录以来最极端的干旱;而只考虑降水或者高温的单变量重现期分析将此次干旱事件定义为30a或者60a一遇,难以合理描述此类复合型灾害的发生风险。从空间看,2022年夏季长江流域干旱在上、中、下游的联合重现期分别为100,75,55a一遇。针对日益频发的复合型极端事件,未来风险评估需考虑两个或多个变量极端状况的同期叠加效应,这对于科学把握灾害的极端性及其风险影响、及时制定抗旱减灾措施具有重要的科学指导意义。

2022年长江口夏季咸潮入侵及影响机制研究

2022年长江流域降雨、干支流来水均严重偏少,江湖水位持续走低,发生了1961年有完整记录以来最严重的流域性气象水文干旱。受此影响,2022年8月下旬长江河口就遭遇咸潮入侵,为有咸潮入侵监测记录以来历史最早,随后入侵增强并持续影响长江口。针对2022年长江口罕见的夏秋季节咸潮入侵事件,利用长江口岸基、浮标观测资料,分析了2022年洪季咸潮入侵的变化过程,并结合FVCOM咸潮入侵数值模型,量化分析径流、潮汐及台风事件对咸潮入侵的影响。结果表明:2022年夏季长江径流量为历史极低值,导致长江口咸潮入侵时间提前,入侵频率增加,上溯距离增大,河道北侧盐度显著高于南侧。在低径流情况下咸潮入侵呈现显著的涨落潮、大小周期性变化,其中小潮后期为盐度的快速上升期,大潮至中潮位为盐度缓慢下降时段。除此之外,持续的偏北风会有利于外海水体向海内输送,导致水位抬升,增强咸潮入侵。2022年9月在北向型台风“轩岚诺”和“南玛都”的影响下,随着涨潮流的作用,长江口咸潮入侵程度在9月21日达到最大,上溯至东风西沙水库北部约10 km处。研究成果可为进一步认识长江口咸潮入侵规律及机理提供依据。

2022年夏季长江流域干旱特征及成因分析

2022年夏季,长江流域发生了历史罕见的高温干旱事件。利用实况观测资料以及再分析数据对此次干旱过程进行特征分析,并探索其成因。结果表明:长江流域2022年夏季总面雨量较常年同期偏少33.7%,为1961年以来第二少。进入7~8月高温迅速发展,平均气温及高温日数均为历史同期最多。高温少雨导致长江流域干旱迅速发展,干旱日数普遍达20 d以上,中旱以上站点同样为历史最多。由于6月下旬南亚高压偏强,副热带高压北跳偏早,使得长江中下游梅汛期降水量偏少。7~8月长江流域长期处于强盛的副热带高压控制下,北方冷空气无法南下,也不利于南方水汽在长江流域辐合。高压内部强烈的下沉运动使得流域出现长时间高温少雨。此外,晴热天气使得流域蒸发量显著加大,进一步加剧了长江流域的干旱。

2022年长江流域水库群抗旱补水调度实践与思考

2022年,长江流域遭受严重旱情。为缓解长江中下游严重枯水给供水、灌溉等用水需求带来的影响,保障流域粮食安全、供水安全,在水利部统一部署下,长江水利委员会同湖南、江西省水利厅分别于8月中旬和9月中旬实施了两次长江流域水库群抗旱保供水保秋粮丰收补水调度。在分析长江中下游用水需求、前期水库群蓄水及调度情况和来水预测的基础上,确定了调度长江上游、洞庭湖水系、鄱阳湖水系水库群的抗旱补水方案,两次专项行动分别补水35.7亿,25.9亿m^(3)。根据2022年长江流域水库群抗旱补水调度实践,提出了存在干旱预报能力有待提升、旱区用水需求掌握不够精准、抗旱补水调度规则体系有待建立和抗旱调度基础研究有待深入等问题,并提出了有针对性的建议。

应对2022年枯水的长江上游水库群联合调度方案

2022年长江汛期来水特枯,针对2022~2023年长江枯季来水预测持续偏少,长江上游水库群2022年9月初蓄水量严重不足,枯水期抗旱保供水困难等问题,充分考虑特枯水条件下的调度约束,分阶段明确蓄水期、枯水期调度目标,研究并提出了保障长江流域供水和航运等多目标需求的联合调度方案,并在实时调度中付诸实践。结果表明:以提出的联合调度方案为指导,2022年11月上旬长江上游水库群最大蓄水量495.9亿m^(3),取得了良好的蓄水成效;枯水期(12月至次年4月),长江上游水库群有能力实施联合补水调度维持三峡水库下泄流量在7000~7500 m^(3)/s,可基本保障长江中下游干流的供水、航运、发电、生态等需求。

2022年江苏省长江流域抗旱实践及思考

2022年江苏省长江流域遭遇1961年以来最严重的气象干旱,形成夏秋冬三季连旱。基于江苏省长江流域汛期降雨量和特征水位资料,详细分析了2022年7月以来高温和降水的气候特征,复盘了抗旱保供措施。利用气象、水文相关参数和区域干旱过程的分析,对旱情进行了监测和评估。通过对抗旱救灾的调度决策及防御措施进行准确、及时、全面跟踪,提出了以完善工程体系、提升预警预报、开展精准调度、建设水文站网为重点的抗旱保供工作改进方向,为抗旱工作决策提供了技术支撑。

2022年长江口北支咸水倒灌传播特征分析

基于长江口历年枯季、2022年9~11月初的实测盐度、潮汐资料以及同期大通站和徐六泾站径流量成果,分析了2022年北支咸水倒灌的特点及与其他年份的差异,结合流域来水及极端天气情况,探讨了北支咸水倒灌的影响因素、影响范围及传播路径。分析显示:2022年北支咸水倒灌开始时间较前几年显著提前,强度明显提高;咸水倒灌强度与上游来水呈负相关;北支咸水倒灌对影响长江口的台风及寒潮偏北大风较为敏感;出现了咸水倒灌与外海咸水通过南支上溯正面袭击相叠加的现象;咸水倒灌存在与潮汐类似的周期性变化趋势,其强度与潮汐动力呈正相关;咸水倒灌可影响到南支右岸白茆至陈行水库一带水域。

2022年长江流域汛期枯水情势分析

2022年长江流域出现“汛期反枯”且偏枯严重的异常现象。为定量探讨2022年长江流域汛期枯水情势,基于长江干流及洞庭湖、鄱阳湖水系主要控制站1952~2022年汛期月平均流量序列(考虑了梯级水库调蓄影响),采用P-Ⅲ曲线和适线法分析了干支流主要控制站点的枯水重现期,并基于B值诺模图法探讨了枯水重现期的不确定性,采用典型年法分析了长江流域2022年8月和9月的枯水地区组成。结果表明:①在水量方面,洞庭湖、鄱阳湖两湖水系2022年8~10月来水均为71 a来同期最小或次小,部分月份枯水重现期超70 a一遇。长江中、下游干流8月出现超70 a一遇枯水,来水量均为历史同期实测最小。7~10月长江上游和螺山站枯水重现期约30~60 a一遇,汉口、大通站来水量为实测同期最小。从重现期分析结果来看,2022年长江流域发生了极端干旱。②在来水组成方面,2022年8月和9月长江流域表现为上下同枯、干支同枯,在此期间,螺山、汉口等站来水量占大通站的比例与多年平均占比接近或偏高,而两湖来水占大通站的比例均显著偏小。从枯水地区组成来看,2022年长江流域枯水情势为流域性枯水。③2022年长江中下游梅雨偏早、梅雨量偏少,是导致长江中下游流域性干旱的主要原因之一,流域内梯级水库群蓄水形势严峻;如果预报梅雨期偏早且梅雨量较小,则容易发生夏秋连旱的情况。研究成果可为长江流域干旱分析研究、加强水资源统一调度管理、有效提升旱情应对能力等方面提供技术支撑。

长江流域2022年抗旱管理实践与思考

2022年夏季,长江流域遭遇自1961年有完整气象观测记录以来最严重的气象干旱,出现了100年一遇枯水现象,引起社会广泛关注,给流域经济社会发展带来重大挑战和影响。基于抗旱管理实践,从旱情特点、枯水成因以及洞庭湖和鄱阳湖地区枯水影响等方面分析了2022年长江流域旱情基本情况,回顾了旱情应对方案和取得的成效,并从干旱机理认知、监测能力、模型支撑、方案预案、水资源管理体制等5个方面剖析了当前及今后一段时间长江流域水资源安全保障面临的问题和挑战,提出了抗旱减灾和综合施策的思考,以期为强化应对流域极端干旱灾害风险管理的基础与能力建设提供对策参考。

2022年长江流域夏秋旱情特征及应对策略

2022年夏秋季,长江流域发生了大面积的气象干旱和水文干旱。基于长江流域670个雨量站点降水数据和实测整编水文数据,从降水形势、枯水径流等方面综合分析了2022年长江流域夏秋季旱情的演变态势及总体特征,从天气系统及气象角度分析了旱情成因,总结了长江流域水库群抗旱保供水联合调度过程,提出了应对长江流域干旱的应急调度对策及建议。研究结果表明,2022年6—10月长江流域累计面降水量458.0 mm,仅为多年同期均值的2/3;受有效降水持续偏少影响,长江干流及主要支流来水量持续偏少,尤其以7—10月为甚;旱情主要受大气环流异常影响,副热带高压长时间大范围控制长江流域,夏季梅雨期过短、入陆台风少,导致持续干旱少雨,最高气温连续突破历史极值。为缓解长江流域严重枯水对供水和灌溉的影响,8月中旬和9月中旬实施两次长江流域水库群抗旱保供水保秋粮丰收补水调度,保障了长江流域粮食安全和供水安全。

2022年低枯水期长江中下游水位流量关系外延研究

2022年汛期受持续高温少雨和上游来水不多等因素的影响,长江流域罕见地出现“汛期反枯”现象。针对长江中下游典型水文站,为寻找合理的低枯水期水位流量关系曲线,采用曼宁公式、一元三点插值等方法,在对比研究其合理性的基础上,结合长江中下游水文控制站历年低枯水期各站的水位流量关系变化趋势,找出了可能影响水位流量关系的因素,并建立了准确可靠的低枯水期水位流量关系。利用2022年长江“汛期反枯”时汉口站水位流量趋势进行分析预测,结果显示预测趋势与实际过程吻合。研究成果可为今后长江流域旱情防御、三峡水库向长江中下游补水调度、保障用水安全提供参考。

2022年长江流域极端干旱分析及思考

受全球气候变化和人类活动影响,极端干旱事件越来越频繁,威胁着我国水资源开发利用及管理、生态系统建设及经济社会发展。2022年长江流域发生“汛期反枯”且偏枯严重的异常现象,对流域内生产、生活、生态用水产生了极大影响。分析长江流域2022年降雨情势、实测水位和枯水重现期,介绍了补水调度策略及效益,总结了本次干旱的成因,结果表明:(1)从降雨情势、实测水位及枯水重现期分析结果看,2022年长江流域汛期发生了极端干旱。7—10月,长江流域累计面雨量291.2 mm,仅为多年同期均值的61%,为1961年以来历史同期最少;主要控制站水位在8—10月均达历史同期极枯值,月平均水位和月最低水位均显著低于多年平均值;宜昌站和螺山站2022年7—10月来水量为同期系列中次小,枯水重现期约30~60 a;汉口站、大通站来水量均为71年来同期最小,枯水重现期约70 a。(2)精细化水库群联合调度一定程度上缓解了流域干旱期间水位偏低趋势。2022年8月,纳入联合调度的控制性水库群共补水88.7亿m^(3),较不补水情况下抬高长江中下游干流及两湖控制站水位0.4~1.3 m,有效减缓了长江中下游的退水趋势。(3)拉尼娜事件为2022年6月中旬起长江流域高温干旱的发生发展提供了重要的气候背景条件,大气环流异常、枯水高温持续时间长、沿江取用水需求大加剧了流域缺墒均是造成长江流域2022年汛期极端干旱的重要因素。研究成果可为长江流域干旱分析研究、加强水资源统一调度管理水平、有效提升旱情应对能力等方面提供技术支撑。