涪江流域持续性暴雨对遂宁农业影响---以2020年为例

杨雪肖微张渝杰张明毛单

(1.四川省遂宁市气象局，四川 遂宁 629000；2.四川省攀枝花气象局，四川 攀枝花 617000)

农业是对天气变化非常敏感的行业。农业气象灾害是指在农业生产过程中由于不利的天气或异常的气候导致作物有明显减产的总称。随着气候变暖，极端、异常的天气气候事件频繁出现，尤其夏季持续暴雨天气给农业生产造成了非常严重的影响，许多专家学者对暴雨洪涝农业灾害做过深入研究[1-4]。

遂宁市地处盆地中东部，属于大陆季风气候，雨热同季，年降水量在930～980mm，耕地条件良好，农业生产是当地重要的经济支撑。同时遂宁隶属涪江流域，位于涪江中游，由于上游位于龙门山脉暴雨区，常常因为涪江上游(绵阳、德阳)等地持续性暴雨，造成干流的流域性洪灾。2020年8月11—18日涪江流域出现40a一遇的暴雨洪涝，给遂宁地区带来严重损失。本文基于气象角度，对该过程天气形势、水汽条件以及预报着眼点进行分析，旨在合理利用气象资源，以期对该地区农业防灾减灾有所帮助。

1 降水概况

2020年8月11—18日，涪江上游(绵阳、德阳)出现了历史上最强的特大暴雨天气，降水总量、特大暴雨站数、总体降水强度均创历史极值。过程雨量250mm以上458站，500mm以上站286站，800mm以上站70站，超过1000mm以上13站。绵阳全市平均累计雨量达463.6mm，比有气象记录以来的历史极值多138.6mm。最大雨量为绵阳安州区迎新乡1266.9mm，最大1h雨量达131.5mm。8月11—18日8d中有6d出现了大暴雨或特大暴雨。连续大暴雨天气致使7月下旬—8月24日共35d的平均累计降水量达811.6mm，超过绵阳市常年汛期5—9月降水总量(799.7mm)，其中北川站达1186.8mm。

2020年8月12日夜间—13日白天(12日20∶00—13日20∶00)，遂宁出现一次区域性大暴雨天气过程。170个测站中达到50mm及以上的有136个测站，占80.0%；达到100mm及以上的有99个测站，占58.2%，降水过程从12日16∶00开始到13日10∶00，维持了18h，过程累计最大雨量出现在蓬溪城区228.6mm，最大小时雨强出现在13日00∶00的蓬溪城区85.2mm。

2 天气形势分析

2.1 第1阶段降水(2020年8月11—13日)

500hPa呈现典型的先阻后移型暴雨形势，11日08∶00亚欧中高纬呈现一槽一脊的环流形势，巴湖北部有低涡存在，底部分裂小槽东移南下，青藏高原多短波槽活动，短波槽与东移高原槽在川西高原东部合并叠加加深影响西部沿山。11日08∶00副高西伸点位于江西境内，12日08∶00副高西进至湖北境内，使得川西高原低槽停滞，槽前强盛的西南气流与副高外围的暖湿气流共同影响涪江上游，槽前正涡度平流使得低层低值系统发展加强，在500hPa高层气流的作用下，低层系统持续作用盆地西部。13日02∶00副高略有东退，高空槽位置缓慢东移，槽前引导气流影响绵阳、德阳南部以及遂宁大部。14日高空槽东移减弱，第1阶段降水趋于结束。

700hPa上空，11日08∶00在陕甘南部—绵阳西部沿山有切变线控制，并伴有一支西南低空急流，经向风速达到10m·s-1，见图1a，暴雨区位于低空急流左侧切变线右前侧；12日08∶00切变线缓慢东移，控制绵阳、德阳西部，低空急流维持，暴雨区移至绵阳、德阳中部地区；13日02∶00，随着北部冷式切变南下，西南暖湿气流不断加强，锋生暖式切变，在遂宁附近形成低空切变线，西南低空急流移动至盆地东部,经向风达到12m·s-1以上，见图2b，造成遂宁以及周边暴雨和大暴雨天气。

图1 涪江流域、遂宁市雨量图

图2 500hPa高度场(等值线，gpm)、700hPa经向风速(阴影,m·s-1)和850hPa流场(箭头，m·s-1)

850hPa上11日08∶00盆地西部无明显低值系统存在，但有一支显著东风气流在盆地西部沿山辐合，受地形阻挡，强迫抬升，形成沿山暴雨，同时西部沿山属于显著湿区，也是形成暴雨的有利因素。12日08∶00在绵阳—德阳中部有切变线影响，与暴雨落区一致；13日02∶00偏南气流加强达到急流，偏北风与偏南风在遂宁交绥，形成低涡。

2.2 第2阶段强降水(2020年8月15—17日)

500hPa上本轮持续性暴雨过程为副高阻挡型，副高稳定控制在湖北宜昌附近，东部脊线位于N30°～35°，川西高原有小槽与北方低值系统东移发展合并影响盆地西北部，涪江上游处于东高西低的环流形势，副高的稳定，使得低槽移动缓慢或停滞，造成盆地西北部强降水天气。

700hPa上15日08∶00甘肃南部有切变线影响，受孟湾西南气流影响，在盆地西北部有风速的辐合，15—16日切变线南下，呈东北—西南走向影响绵阳—德阳，西南风加强达到急流标准,经向风达10～12m·s-1，见图2c，良好的系统配置形成了131.5mm·h-1的降水。

850hPa上涪江上游受倒槽切变和南海输送的东南急流影响，见图2c、d，配合饱和湿区的作用，非常有利于低层抬升，增强降水量级；同时700hPa和850hPa的切变线水平距离较近，垂直结构上更有利于深对流的发生，加强上升气流的攻势；另外，700hPa和850hPa低空急流交汇处，见图2d，也是暴雨天气发生的有利地区。

3 水汽条件

持续的水汽供应是形成暴雨的必要条件之一，暴雨的维持要求在大尺度流场上有充足的水汽输送和强烈水汽辐合[5]，而暴雨区水汽辐合主要集中在低层，850hPa以下的边界层内水汽通量辐合量约占整层辐合总量的56%，以偏南风水汽输送为主[6]。

此次过程中低层有2支水汽路径，700hPa来自阿拉伯海偏西气流，在孟加拉湾附近向北输送，经过云南到达四川盆地；850hPa来自南海偏南水汽，经过贵州、重庆进入四川。2支气流均达到急流标准(12m·s-1以上)，尤其是850hPa偏南气流带来充沛的水汽。2020年8月11日08∶00，如图3a所示，涪江上游由一条16～18g·kg-1的等比湿线所包围的，由西南向东北伸展的高湿区域，850hPa偏南急流向盆西输送，提供了降水源源不断的基础，配合水汽通量强辐合区，中心强度达到-20×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1，涪江上游普降暴雨，而-10×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1所包括区域与暴雨区域重合。13日02∶00，随着系统的东移，16～18g·kg-1高比湿区移至盆地东部，低空急流水汽输送至盆地中东部，涪江上游水汽通道被截断，涪江中游处于大范围的水汽通量辐合区，而涪江上游转为水汽通量辐散区。从图3c水汽综合图上看，涪江上游比湿第2次增强，达到16g·kg-1，偏南急流经过盆地东部，在盆地西部沿山辐合，在广元、绵阳西部明显水汽通量辐合，开始第2阶段降水。16日05∶00，涪江上游比湿有所下降，但随着850hPa水汽的持续输送，水汽通量辐合达到最强，中心值达-30×10-4g·cm-2·hPa-1·s-1，造成涪江上游最大24h雨量达到495.7mm。此次过程雨带的移动与水汽条件较为吻合，尤其是水汽通量散度的强度与雨带的强度成正比。

图3 850hPa比湿场(阴影，g·kg-1)、流场(箭头，pa·s-1)以及水汽通量散度场(等值线，g·cm-2·hPa-1·s-1)

4 降水预报着眼点分析

实际预报业务中，主观预报常参考数值模式产品，此次过程2020年8月11—12日、15—17日暴雨天气数值模式把握较好，量级和落区定位较为明确，但12日20∶00—13日20∶00的降水与实况存在一定的偏差，从模式降水与实况的对比来看，EC降水落区明显偏西，见图4a、b。因此，本文着重分析12日20∶00—13日20∶00暴雨天气预报着眼点。本文所用数值模式来自业务工作中最常使用的欧洲中心全球模式(简称EC)，EC作为全球模式，物理参数化不完善，对中小尺度预报效果欠佳，尤其是四川盆地这种地形复杂并伴有对流性降水的预报具有一定的局限性，雨带或落区经常出现系统位置偏差[7,8]。

图4 四川2020年12日20∶00—13日20∶00降水分布图

4.1 预报形势和湿度场分析

从12日08∶00起报的数值模式来看，强降水发生时段，13日02∶00EC模式没有预报副高588线东退，高空低槽控制盆地西部，涪江中下游处于副高外围584线暖湿气流中，具有高能高湿的特点。700hPa上在遂宁地区附近有明显低涡发展，并自西南到东北移动，同时盆地东部西南低空急流建立，根据天气学理论，低涡中心以及其移动的右前侧、低空急流左侧最有利于暴雨发生。从850hPa的风场和高度场分析，见图5c、d，偏南急流位于川渝交界处，急流风速达到16～20m·s-1，利于不稳定能量和水汽的输送，同时增加了层结不稳定度，其左侧100km易发生暴雨，同时，850hPa高度场与700hPa类似，在遂宁附近有低涡生成，这种中低层天气尺度系统垂直分布，有利于环流中上升运动的加速，形成深对流，产生强降水。另外，低涡的生成与发展与降水的反馈作用有关，降水蒸发凝结作用使得低涡进一步发展，低涡的加强使得降水增强[9]。因此，从EC形势场的天气学分析来看，预报中上升运动辐合区偏东，在遂宁地区附近有强动力作用，并且中低层有低涡切变、低空急流等天气系统配合，在客观预报的基础上，主观订正考虑降水落区向东调整1～2经度，有区域暴雨，部分地方有大暴雨或特大暴雨。

图5 EC预报13日02∶00模式产品

从12日08∶00起报的比湿场来看，四川盆地东部属于高比湿区，700hPa比湿大于12g·kg-1，850hPa比湿大于16g·kg-1，根据经验预报，已达到四川盆地暴雨标准，而涪江上游700hPa比湿为10g·kg-1，850hPa比湿仅12～14g·kg-1，比湿条件欠佳，不利于暴雨发生，比湿高值区位于四川盆地中东部，有利于强降水在涪江中下游发生。

4.2 不同时次模式降水

对于12日20∶00—13日20∶00降水预报，同一模式不同时次起报的降水不断调整，从邻近4个时次的降水预报连续性来看，10日08∶00起报的暴雨主要位于盆地西北部，涪江上游降水以大雨到暴雨为主，遂宁区域预报大雨量级，10日20∶00起报的降水范围明显扩大，强度增强，预报盆地西部暴雨，部分地方大暴雨天气，雨带有所东扩，遂宁区域大雨，局地暴雨。11日20∶00以及12日08∶00起报的降水预报，雨带不断向东调整，预报遂宁北部暴雨。从4个时次起报模式降水来看，模式对暴雨落区有向东调整的趋势，有利于主观预报向东订正。

5 持续暴雨对农业影响

由于涪江上游持续性暴雨的发生，涪江遂宁段先后经历“8·12”、“8·13”、“8·16”等3次超警洪水过程。梓江、琼江、沈水河等3条河流出现了超保洪水，芝溪河、荷叶溪、金家河等3条河流出现了超警洪水。特别是“8·16”涪江特大洪水，涪江射洪水文站洪峰流量达到24100m3·s-1，是近40a一遇洪水，在保证水位以上的持续时间长达58h，在警戒水位以上的持续时间长达78h，是1981年“7·14”特大洪水后，遂宁区域出现了量级最大、来势最猛、持续时间最长、波及范围最广的特大洪水。

图6 EC模式不同时次对2020年8月12日20∶00—13日20∶00降水预报

暴雨洪涝的出现，致使土地排水不畅，土壤空隙被填，造成陆生植物根系活动受限，导致缺氧，使得农作物减产。另外，暴雨洪涝直接淹没农作物，植物新陈代谢呼吸受阻，持续时间越长，淹没高度越高，影响危害越严重。持续强降雨造成的“8.16”涪江特大洪水中，遂宁范围内，5个县(市、区)及经开区53个乡镇(街道)429个村14.1万人受灾，农作物受灾9353.3hm2、成灾5046.7hm2、绝收2333.3hm2，其中粮食作物受灾7133.3hm2、成灾4040hm2、绝收1667hm2，果园受灾340hm2，损毁大棚13.4hm2，种植业经济损失1.6亿元；圈舍倒塌损毁1.04hm2，因灾死亡大牲畜3头、小牲畜725只、家禽1.9万只，养殖业经济损失0.07亿元；鱼塘受灾202.7hm2，渔业经济损失0.18亿元；提灌站损毁187座8086kW，农机行业经济损失0.26亿元；船山区唐家乡中药材几乎全被水淹，受灾54.7hm2，绝收7.3hm2；老池镇蔬菜被水淹，受灾444hm2、成灾92hm2、绝收53.7hm2；射洪市洋溪镇合众农业加工设施被淹，损失300～400万元；大英县回马镇花园村、团结村133.3hm2农作物被淹；经开区新桥镇顺河村、顺江村、小坝村、黄连沱村等9个村253.3hm2耕地被洪水冲毁；蓬溪县荷叶乡涪兴坝村133hm2蔬菜被淹。

6 加强预警预报与农业防御措施

气象预报在指导农业生产中有重要作用，是防御和减轻气象灾害的关键环节，提升天气预报准确率和精细化水平是适应“面向民生、面向生产、面向决策”公共气象服务需求的根本保障[10]，依靠区域观测站点、数值模式、集合预报、卫星雷达等现代先进手段，进一步提高定量化、精细化气象要素和灾害性短时临近预报能力，切实细化天气预报预警落区和时间，从短时、短期到中长期气候趋势，气象部门可结合不同农作物生长发育阶段，开展多形式多通道的农业气象特色服务，以确保粮食安全，确保农业经济快速发展。

在全球气候变暖的大背景下，极端灾害性天气事件频繁出现，严重影响了农业生产的顺利开展，可在天气预报的基础上科学指导农业生产，不断提高人工影响天气作业能力，加速完善农业预警预报体系，加强气象、农业、水利和应急管理部门之间联系合作机制，共享气象、水文等信息，提高灾害处置效率[11]。暴雨发生前，对涪江上游地区的连续性较强降水过程进行预警，提醒涪江沿岸蔬菜基地注意继续防范洪水影响，暴雨发生后，坚持分类指导，科学施策，及时排涝，防止农作物长时间受淹，抓住降水后晴好天气，用药防止病虫害[12]，对因灾倒伏、受灾相对较轻的粮食作物迅速扶直禾苗、清水洗苗、促进作物恢复生长，对因灾绝收的田地，指导抢种改种适销对路、生育期适中的秋洋芋、秋玉米、秋大豆、秋红薯、秋菜等晚秋作物。

7 小结

2020年8月11—18日涪江流域出现了历史罕见的持续性暴雨天气，过程持续时间长，总雨量超过极值，范围覆盖广，造成了涪江中游遂宁段严重暴雨洪涝灾害。

此次暴雨过程分为2个阶段，第1阶段为全川型，自东向西移动性暴雨过程，是典型的先阻后移的形势，配合低涡和低空急流的摆动；第2阶段属于盆地西部典型阻挡型暴雨，中低层有切变线和低空急流的垂直叠加。

此次过程雨带的移动与水汽条件较为吻合，尤其是水汽通量散度的强度与雨带的强度成正比。

EC模式降水与实况雨带存在偏差，通过形势动力诊断、水汽条件对比、不同时次起报的降水趋势，在客观模式降水的基础上，雨带向东调整1～2经度。

此次持续性暴雨对涪江遂宁段造成严重农业灾害，合理运用气象资源，增强农业防灾能力，提高灾害处置效率，最大限度减轻洪涝暴雨对遂宁农业生产带来的影响是服务的重要领域。