- 淮河流域气候与可持续发展(中国工程院重大咨询项目 淮河流域环境与发展问题研究)
- 李泽椿主编 许红梅 王月冬副主编
- 4346字
- 2021-04-09 18:55:05
一、气候特征
河南省地处我国中东部的中纬度内陆地区,受东亚季风环流、太阳辐射、地理条件等因素的综合影响,气候为北亚热带向暖温带气候过渡的大陆性季风气候,具有四季分明、雨热同期、复杂多样、气象灾害频繁的基本特点。
河南省四季分明是大陆性气候的最主要特色,随着一年内春、夏、秋、冬季节的更替,四季气候明显各异,具有冬季寒冷少雨雪,春季干旱多风沙,夏季炎热降水多,秋季晴朗日照长的特点。河南省气候的另一基本特点是各地年内气温和降水的季节性变化趋势一致,即冬季气温最低,降水最少;夏季气温最高,降水最多,高温期与多雨期同步出现。这种雨热同期的气候特点对农业生产较为有利,提高了水热资源的利用率。但雨热一致的气候特点也有不利于农业生产的一面。由于气温的年际变化较降水的年际变化小,尤其是降水在夏季强度大,分配极为不均,年际间的差异明显,有时会造成农作物需水关键期无雨,影响农作物的正常生长发育。河南省地形复杂多样,境内山地、丘陵、平原、盆地等多种地貌类型俱全,河南省气候类型的复杂多样性主要表现在气候过渡性和特殊的气候自然类型区。河南省气候过渡性主要表现在两个方面:一是南北方向上,由南向北从北亚热带气候过渡到暖温带气候;二是东西方向上,自东向西由平原区气候过渡到丘陵和山区气候。河南省地处黄淮海平原腹地,气象灾害类型多、频率高、范围广、危害严重,是全国气象灾害严重的省份之一,干旱、暴雨洪涝、冰雹、大风、低温冻害和冰雪等都是河南省经常出现的气象灾害,其中尤以干旱和洪涝灾害的危害最为严重。
(一)气候概况
1.气温
全省年平均气温为12~15.5℃,其分布趋势由南向北递减。受地形影响,豫北大部和豫西大部年平均气温在14℃以下,其中豫西深山区的栾川只有12.1℃,为全省最低值;淮河流域年平均气温在14℃以上,南阳盆地西南部、驻马店局部和淮河以南地区在15℃以上,其中淅川最高,为15.7℃;其他地区为14~15℃(图2)。
图2 1971—2000年河南省年平均气温分布图(单位:℃)
全省极端最高气温,南阳盆地的局部和新乡以南、西平以北、偃师以东、兰考以西的绝大部分地区在42℃以上,平顶山的郏县最高,为43.7℃;豫西深山区的栾川和淮河以南的大部分地区在40℃以下,其中栾川最低,为37.8℃;其余地区均在40℃以上。全省极端最低气温,豫北北部和中东部的局部地区在-20℃以下,其中林州最低,为-23.6℃;豫西和豫南的局部地区在-15℃以上,其中巩义最高,为-11.1℃;其余地区为-15~-20℃。
2.降水
河南省年平均降水量有自南向北递减,山区多于平原和丘陵的特点。各地年平均降水量为500~1300mm,豫北地区和沿黄河地区年平均降水量在600mm左右,豫东北的台前县年平均降水量仅为532mm;700mm等雨量线大致位于卢氏、栾川、郏县、许昌、睢县、虞城一线,该线以北地区年平均降水量在700mm以下,以南地区年平均降水量在700mm以上,其中淮河以南大部地区在1000mm以上,大别山区多达1200~1300mm(图3)。
河南省的降水主要集中在夏季,春、秋季次之,冬季最少。冬季全省平均降水量在40mm左右,仅占年降水量的5%;春季全省平均降水量为150mm,占年降水量的20%;夏季全省平均降水量为390mm,占年降水量的54%;秋季全省平均降水量为155mm,占年降水量的21%。
图3 1971—2000年河南省年平均降水量分布图(单位:mm)
3.日照
河南省年平均日照时数的地理分布具有东北多西南少,平原多、山区少的特点。河南省年平均日照时数在1900~2400h,2100h等值线大致从河南省中部经郸城、宝丰、卢氏一线至省界,此线以北的大部分地区年平均日照时数在2100h以上,其中豫北东北部的内黄、南乐、台前及太行山南侧的孟州、温县、武陟在2300h以上,台前最多,为2489h;此线以南的大部分地区年平均日照时数在2100h以下,其中南阳盆地大部及豫南大别山区的新县、商城不足1900h,是全省日照最少的地方(图4)。
4.气候分区
根据气候要素分布和地形等因素,一般河南省境内可分为淮南气候区、南阳盆地气候区、淮北平原气候区、豫东北气候区、太行山气候区、豫西丘陵气候区、豫西山地气候区7个自然气候区(图5)。淮河流域主要包括淮南气候区、淮北平原气候区、豫东北气候区的黄河以南部分、豫西丘陵气候区的东南部。
图4 1971—2000年河南省年平均日照时数(单位:h)
图5 河南省自然气候区
(二)气象灾害特点
河南省是全国气象灾害严重的省份之一,干旱、暴雨洪涝、冰雹、大风、冰雪灾害、雾霾天气等都是河南省经常出现的气象灾害,其中尤以干旱和洪涝灾害的危害最为严重。据资料统计,1978—2010年全省每年因气象灾害造成的农作物受灾面积为4.812×106hm2,其中旱涝受灾面积为3.409×106hm2,约占总受灾面积的71%。1993年以来,全省平均每年因气象灾害造成的直接经济损失为126亿元,1997年、1999年和2001年全省因干旱造成的经济损失都超过了100亿元,2000年夏季全省暴雨洪涝所造成的各种经济损失高达185亿元。
1.干旱
干旱是河南省最主要的气象灾害,其发生极其频繁,在历史上就有“十年九旱”之说。大范围的干旱常造成农作物严重减产甚至绝收,对工农业生产和人民生活危害严重。历史上河南省大旱年6~8年一遇,中小旱年4年左右一遇,有明显干旱年约3年2遇。1986—2010年,全省平均每年干旱受灾面积为2.382×106hm2,占全省农作物受灾总面积的46%。
河南省干旱具有明显的季节性、区域性和年际变化特点。春旱频率北部高于南部,黄河以北地区春旱频率在30%以上;初夏旱频率为30%~50%,以淮河流域的豫东平原区初夏旱最为严重,出现频率高达35%以上;伏旱频率在25%左右,以豫西丘陵区和南阳盆地伏旱最为严重,出现频率达30%以上;秋旱频率为20%~35%,以豫北、豫西丘陵出现频率较高。从对农业生产的影响而言,以伏旱最为严重,其次是初夏旱,在北部地区春旱重于秋旱,南部地区秋旱重于春旱,此外还常常出现季节连旱。
采用《气象干旱等级》(GB/T 20481—2006)中推荐使用的综合气象干旱指数,统计中旱以上的年平均干旱日数分布(图6),河南省干旱日数呈现自北向南递减的分布趋势,淮河流域年平均中旱以上干旱日数一般在40~60d,淮河以南南部在40d以下。
图6 河南省年平均干旱(中旱以上)日数分布图
2.雨涝(暴雨、连阴雨)
雨涝是河南省危害最严重的气象灾害之一,历史上河南省雨涝灾害平均为2年一遇,新中国成立后的气象观测资料显示,河南省以夏季雨涝为主,重雨涝5~10年一遇,轻雨涝2~4年一遇。1986—2010年河南省平均每年雨涝受灾面积为1.182×106hm2,占全省农作物受灾总面积的23%。河南省雨涝灾害的季节和区域特点为:主要发生在夏季,其次是春、秋季;夏季雨涝约3年一次,春季雨涝约6年一次,秋季雨涝约8年一次。初夏雨涝主要发生在淮南及豫西山区,频率在25%以上;夏涝频率最高,达40%~80%;春涝频率南高北低,淮河以南地区及豫西山区最高,达25%以上;秋季雨涝频率较小,多数地区在15%以下,豫南、豫西山区在20%~30%。河南省暴雨洪涝最严重区域位于淮河流域(图7和图8)。
图7 河南省暴雨洪涝灾害致灾因子危险性区划图
图8 河南省暴雨洪涝灾害风险区划图
3.风雹灾害
风雹灾害是河南省的主要气象灾害之一,是由强对流天气引发的,往往伴随大风(龙卷风、飑线)、冰雹、短时强降雨和雷暴,造成严重灾害损失。风雹出现时多为农作物生长或收获期,往往引起减产以至绝收,强风造成房屋、树木、通信和供电设施等毁坏及人畜伤亡,致使社会生产和人民群众的生命财产损失严重。
河南省风雹出现的范围广,发生比较频繁,平均约2年一遇,局部地区每年发生或1年多次发生。河南省冰雹易发地主要分布在西部山区及丘陵地带,一般为2年一遇,其余地区出现较少;淮河流域冰雹出现较少,但中部和东部平原易遭强对流天气带来的强风(龙卷风、飑线)灾害影响(图9)。
图9 河南省年平均冰雹日数分布图
4.冰雪灾害
冰雪灾害包括大雪、道路结冰、雨(雾)凇等天气带来的灾害,在河南省比较常见。冬季河南省受干冷的大陆性气团控制,雨雪一般较少,但在有些年份,冬季连降大雪造成的危害却相当严重,特别是在寒潮降雪时,往往伴有大风、冰冻、雪凇和形成积雪等,给农业、交通、电力、通信等行业和人们生活带来极大影响与经济损失。尤其是随着交通运输业的日益发展,作为全国交通枢纽地区的河南省,冰雪的危害更加严重。河南省豫西山区海拔较高,冬季气温低,积雪时间长、积雪厚;位于淮河流域的豫南地区(驻马店和信阳)降雪量大、积雪深(图10)。
图10 河南省历史最大积雪深度分布图
图11 河南省年平均雨(雾)凇日数分布图
雨(雾)凇的危害与结冰厚度、重量和持续时间有关。从气象站记录看,全省年平均雨(雾)凇日数具有东多西少,山区少、平原多的分布特点,豫西大部和南阳盆地西北部在2d以下;沿黄及以北大部、中东部和南部的大部分地区在3d以上,其中长垣最多,为5.4d(图11)。西部记录的雨(雾)凇天气少,主要是气象站位于山区的低处,实际在山区的高处,雨(雾)凇天气多于平原区,如嵩山气象站为23.7d,鸡公山气象站为36.5d,为全省最多的2个站。
5.大风
大风是指风力不小于8级(17m/s)的风,多出现于强冷空气南下的寒潮天气,因此大风日数分布与冷空气南下路径相关。河南省大风日数的分布特点为北部多、南部少,山前的平原和丘陵多、山区明显少。河南省大风日数地理分布差异较大,多大风区主要分布在北部和中部,年平均大风日数在8d以上,其中渑池、宝丰最多,达15.1d,是大风日数最多的区域,这主要是由于北方冷空气常沿着山脉的东侧南下,常常造成这些地区的大风天气;豫西、豫东、豫南年平均大风日数在5d以下;淮河流域大部大风天气比较少,但其西北部山前丘陵和平原区大风较多(图12)。
图12 河南省年平均大风日数分布图
6.雾霾天气
河南省雾日数分布总体来说是东多西少,平原和盆地多、山区明显少,中东部平原区和豫南大部年平均雾日数在25d以上,其中宁陵最多,为36d,是雾的多发区;豫西和南阳盆地的西北部年平均雾日数在10d以下,其中栾川最少,仅为1.5d,是雾日数最少的区域(图13)。
霾天气日数分布与地方经济发展水平、产业结构有很大关系,河南省霾天气比较多的地区,都是经济比较发达、第二产业集中的地区。河南省的淮河流域以农业为主,霾天气相对较少(图14)。1961—2010年全省年平均霾日数具有北多南少的分布趋势,各地差异较大。沿黄及以北大部、郑州、开封、许昌、平顶山和南阳东部在15d以上,其中焦作、新乡2市在35d以上;其余地区在15d以下(图14)。近年来河南省城市的霾天气日数增加明显,尤其以省会郑州市增加最快。
图13 河南省年平均大雾日数分布图
图14 河南省年平均霾日数分布图
7.气象次生灾害——中小河流域山洪、地质灾害
据2005年统计资料显示,河南省发生过山洪灾害的山洪沟有256条(图15),其中淮河上游地区有113条,占总数的44.1%;发生过灾害的泥石流沟有81个,其中淮河上游地区有56个,占总数的69.1%;发生灾害的滑坡点有160个,其中淮河上游地区有85个,占总数的53.1%。
图15(一) 河南省及淮河流域上游地区山洪沟、泥石流和滑坡空间分布图
图15(二) 河南省及淮河流域上游地区山洪沟、泥石流和滑坡空间分布图