黄河内蒙古段凌汛期演变特征及预报服务

摘要

凌汛是开河和封河期河道中冰凌对水流的阻力作用所引起的一种涨水现象。黄河内蒙古段地处黄河流域最北端,纬度最高。由于地理区位的特殊性，黄河内蒙古流域下游托克托县初冬11-12 月平均气温比上游磴口站低2.7℃以上，致使黄河内蒙古段下游最早封河，托克托县段平均封河期为11 月26 日，磴口段为 12 月16 日，两者相差20 天左右；开河期由于2-3 月磴口段平均温度比托克托县高1.9℃以上，磴口段成为开河较早的地段。磴口段和托克托段平均开河期分别为3 月14 日和3 月20 日，两则相差1 周左右。由于黄河内蒙古段南北气温的差异，使黄河内蒙古段上游成为最晚封河、最早开河地段，在封开河期大量冰水蓄积在河道中，水位上涨，导致磴口-托克托段成为凌险最为严重的地段。基于黄河内蒙古流域1961-2009 年气象与水文观测资料，选取黄河内蒙古流域上游磴口站和下游托克托县作为研究对象，利用数理统计等方法，分析凌汛最危险地段上下游气候变暖与凌汛期的关系，建立了黄河内蒙古段开河期和封河期预报模型，经过近3 年业务运行，与实况基本相符，完全可以满足业务服务的需求。其主要结论：(1)随着气候变暖，近50 年黄河内蒙古流域开河期提早、封河期推后，凌汛期缩短。尤其在1987 年气温发生突变之后，开河期提早和推后趋势更为明显。同时气温突变之后，凌汛期平均温度变异系数增大，封开河期冷暖变化剧烈，致使封开河期的波动性增大。(2)影响黄河内蒙古河段开、封河的关键因素是-5℃的积温、-5℃持续时间和封开河期温度以及封开河期流量大小等。极端温度事件如寒冷日数、冷夜指数和冷日指数的减少，以及暖夜指数和暖日指数的显著增加也是影响黄河内蒙古流域凌汛期缩短的原因之一。（3）基于黄河内蒙古流域封河期和开河期影响因素的分析，建立了黄河内蒙古流域上游磴口段和下游托克托县段封河期和开河期预报模型，经过2009-2010 年凌汛期的实况检验，预报误差在4 天之内，效果较为理想。