1960—2024年湖北省夏季旱涝转折特征分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2026-01-0037

摘要/Abstract

摘要：

旱涝转折相较于单一旱涝灾害具有更强的破坏性，研究其演变规律与预测方法对提升防灾减灾能力具有重要意义。基于1960—2024年湖北省70个国家级气象观测站点的月降水量资料及欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据，分析湖北省夏季旱涝转折（旱转涝、涝转旱）典型年的长周期旱涝转折指数（Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index，LDFAI）时间演变特征，并探讨其对应的大气环流与水汽输送异常。研究表明：1）1960—2024年湖北省共发生21次夏季旱涝转折事件，其中旱转涝10次，涝转旱11次；LDFAI呈微弱上升趋势[0.03 （10 a）^-1]，其强度以0.07（10 a）^-1速率下降，但均未通过显著性检验。2）LDFAI具有明显年代际变化特征：1960年代为旱涝转折多发期，共发生7次（旱转涝4次、涝转旱3次）；1970年代涝转旱频发，达4次；1980年代后旱涝转折事件频率趋于均衡；LDFAI强度在1973年发生突变，1980年后显著下降。3）旱转涝事件高发区集中在湖北中部及西部，神农架南部与宜昌西北部为高风险区；涝转旱事件高发区遍及湖北中部、西部和东部，恩施是涝转旱高风险区。4）旱转涝年旱期西太平洋副热带高压（简称西太副高）偏南，湖北受中高纬纬向环流控制，配合下沉运动与水汽辐散，导致降水偏少；涝期则伴随中高纬经向环流发展，西太副高西北侧上升运动与水汽辐合增强，降水偏多。涝转旱年的环流与水汽异常特征与之相反。

关键词: 湖北省, 异常, 长周期, 旱涝转折指数, 大气环流

Abstract:

The alternation between drought and flood is more destructive than a single drought or flood disaster. Studying its evolution patterns and prediction methods is of great significance for enhancing disaster prevention and mitigation capabilities. Based on monthly precipitation data from 70 national meteorological stations in Hubei Province from 1960 to 2024, and the fifth-generation reanalysis data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, this study analyzes the temporal evolution characteristics of the Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index (LDFAI) in typical years of summer drought-flood alternation (drought-to-flood and flood-to-drought) in Hubei Province, and explores the corresponding atmospheric circulation and water vapor transport anomalies. The results are as follows: 1) From 1960 to 2024, a total of 21 summer drought-flood alternation events occurred in Hubei Province, including 10 drought-to-flood events and 11 flood-to-drought events. The LDFAI showed a weak upward trend at a rate of 0.03 per decade, while its intensity decreased at a rate of 0.07 per decade, but both didn’t pass the significance test. 2) The LDFAI exhibits distinct decadal variation characteristics: the 1960s was a period with frequent drought-flood alternation, a total of 7 events occurrence (4 drought-to-flood and 3 flood-to-drought); in the 1970s, there was frequent flood-to-drought events, reaching 4 times; after the 1980s, the frequency of drought-flood alternation events tended to be balanced. The intensity of LDFAI experienced an abrupt change in 1973, and significantly decreased after 1980. 3) High-incidence areas for drought-to-flood events were concentrated in central and western Hubei, with the southern part of Shennongjia and the northwestern part of Yichang being high-risk regions. High-incidence areas for flood-to-drought events were widespread in central, western, and eastern Hubei, with Enshi being a high-risk region for flood-to-drought events. 4) During the drought period of drought-to-flood years, it was controlled by a southerly Western Pacific Subtropical High (referred to as “the subtropical high”) and mid-to-high latitude zonal circulation in Hubei Province, coupled with subsidence motion and water vapor divergence, leading to less precipitation. During the flood period, a mid-high latitude meridional circulation developed, and the ascending movement and water vapor convergence on the northwest side of the subtropical high increased, leading to more precipitation. The circulation and water vapor anomalies in flood-to-drought years were opposite to these.

Key words: Hubei Province, anomaly, long-cycle, drought-flood alternation index, atmospheric circulation

中图分类号:

P466

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图/表 9

图1 湖北省地形高度（填色，单位：m）及国家级气象站点分布

Fig.1 The topography height （the color shaded，Unit： m） and distribution of national meteorological stations

表1 夏季典型旱涝转折年及当年降水及灾情特征

Tab.1 The typical summer drought-flood alternation years and precipitation as well as disaster characteristics in those years

类型	年份	LDFAI	旱涝演变特征
旱转涝	2008	2.8	5—6月鄂西北北部及鄂北岗地降水偏少4~8成，襄樊、随州等无透墒雨；7—8月出现3次大范围强降水，覆盖广、强度大（中国气象局，2009）
	2010	2.1	5—6月鄂西北出现明显旱情；7月8—16日遭遇1991年以来持续时间最长强降水，英山、广水日降水量超百年一遇（中国气象局，2011）
	1968	1.9	5月24日起江汉平原进入少雨期，江陵县6月雨量仅19 mm；7月13—20日全省连降大到暴雨，89个县次出现暴雨，13个县次达大暴雨（姜海如，2007）
	1982	1.8	5—6月鄂西北近半数县雨量偏少4~6成；7月10—27日发生6次区域性暴雨、3次大雨过程，累积雨量大（姜海如，2007）
	1969	1.8	6月鄂西北地区雨量较常年偏少4~5成；7月12—13日英山、罗田、恩施等多县暴发山洪，强降水引发次生灾害（姜海如，2007）
	1963	1.6	6月鄂东南、江汉平原旱情较重；8月16—23日强降水自鄂西南向鄂东北推进，累计22个县次出现暴雨（姜海如，2007）
涝转旱	1971	-1.7	6月24—25日荆州、襄阳地区暴雨引发山洪；7—8月鄂东旱期长达40~57 d，雨量较常年偏少7~10成，旱情严重（姜海如，2007）
	1964	-1.7	6月23—30日除鄂西北外，全省出现大范围强降水，105个县次降暴雨、37个县次达大暴雨；7—8月鄂北、鄂东部分县出现30~60 d夏旱（姜海如，2007）
	2009	-1.6	5月24—28日、6月27—30日出现强降水过程，其中6月下旬过程强度最大、损失最重；8月1—28日全省大部降雨偏少40%~90%（中国气象局，2010）
	2015	-1.6	5—6月多次出现暴雨，英山、监利、洪湖等站降水量突破阈值；7—8月襄阳、十堰等鄂西北地区出现明显旱情（中国气象局，2016）
	1992	-1.5	6月长江两岸多雨，3场暴雨导致雨量较常年偏多4~7成；7—8月全省71个县市遭受不同程度干旱，影响范围广（姜海如，2007）
	1960	-1.5	6月下旬全省大部连降暴雨，部分县出现大暴雨；7月中旬至8月，除鄂西及黄石以东外，大部地区雨量偏少5~8成，40个县出现30~50 d伏旱（姜海如，2007）

表1 夏季典型旱涝转折年及当年降水及灾情特征

Tab.1 The typical summer drought-flood alternation years and precipitation as well as disaster characteristics in those years

类型	年份	LDFAI	旱涝演变特征
旱转涝	2008	2.8	5—6月鄂西北北部及鄂北岗地降水偏少4~8成，襄樊、随州等无透墒雨；7—8月出现3次大范围强降水，覆盖广、强度大（中国气象局，2009）
	2010	2.1	5—6月鄂西北出现明显旱情；7月8—16日遭遇1991年以来持续时间最长强降水，英山、广水日降水量超百年一遇（中国气象局，2011）
	1968	1.9	5月24日起江汉平原进入少雨期，江陵县6月雨量仅19 mm；7月13—20日全省连降大到暴雨，89个县次出现暴雨，13个县次达大暴雨（姜海如，2007）
	1982	1.8	5—6月鄂西北近半数县雨量偏少4~6成；7月10—27日发生6次区域性暴雨、3次大雨过程，累积雨量大（姜海如，2007）
	1969	1.8	6月鄂西北地区雨量较常年偏少4~5成；7月12—13日英山、罗田、恩施等多县暴发山洪，强降水引发次生灾害（姜海如，2007）
	1963	1.6	6月鄂东南、江汉平原旱情较重；8月16—23日强降水自鄂西南向鄂东北推进，累计22个县次出现暴雨（姜海如，2007）
涝转旱	1971	-1.7	6月24—25日荆州、襄阳地区暴雨引发山洪；7—8月鄂东旱期长达40~57 d，雨量较常年偏少7~10成，旱情严重（姜海如，2007）
	1964	-1.7	6月23—30日除鄂西北外，全省出现大范围强降水，105个县次降暴雨、37个县次达大暴雨；7—8月鄂北、鄂东部分县出现30~60 d夏旱（姜海如，2007）
	2009	-1.6	5月24—28日、6月27—30日出现强降水过程，其中6月下旬过程强度最大、损失最重；8月1—28日全省大部降雨偏少40%~90%（中国气象局，2010）
	2015	-1.6	5—6月多次出现暴雨，英山、监利、洪湖等站降水量突破阈值；7—8月襄阳、十堰等鄂西北地区出现明显旱情（中国气象局，2016）
	1992	-1.5	6月长江两岸多雨，3场暴雨导致雨量较常年偏多4~7成；7—8月全省71个县市遭受不同程度干旱，影响范围广（姜海如，2007）
	1960	-1.5	6月下旬全省大部连降暴雨，部分县出现大暴雨；7月中旬至8月，除鄂西及黄石以东外，大部地区雨量偏少5~8成，40个县出现30~50 d伏旱（姜海如，2007）

图2 湖北典型夏季旱转涝、涝转旱年降水距平百分率空间分布（单位：%）

Fig.2 Spatial distribution of precipitation anomaly percentage in typical summer drought-to-flood and flood-to-drought years in Hubei Province （Unit： %）

图3 湖北省1960—2024年LDFAI时间序列（a）及其绝对值序列的Mann-Kendall检验（b）

Fig.3 Time series of LDFAI （a） and Mann-Kendall test of its absolute value series in Hubei Province from 1960 to 2024

图4 湖北省1960—2024年旱转涝（a）、涝转旱（b）事件发生次数（填色）及平均强度（等值线）空间分布

Fig.4 Spatial distribution of occurrence frequency （the color shaded） and average intensity （isolines） of drought-to-flood （a） and flood-to-drought （b） events in Hubei Province from 1960 to 2024

图5 夏季典型旱转涝年（a、b）和涝转旱年（c、d）5—6 月（a、c）与7—8月（b、d）500 hPa位势高度距平场合成（单位：gpm）（粗黑线为5 840 gpm等值线；黑色方框为湖北省大致位置，下同）

Fig.5 Composite of 500 hPa geopotential height anomaly fields in May-June （a，c） and July-August （b，d） in summer typical drought-to-flood years （a，b） and flood-to-drought years （c，d）（Unit： gpm）（The thick black line denotes the 5 840 gpm contour lines； The black square marks the approximate location of Hubei Province，the same as below）

图6 夏季典型旱涝转折年5—6月（a）与7—8月（b）200 hPa纬向风差值场合成（单位：m·s-1）（旱转涝年减涝转旱年，下同）

Fig.6 Composite of 200 hPa zonal wind difference fields in May-June （a） and July-August （b） in summer typical drought-flood alternation years （Unit： m·s-1）（drought-to-flood years minus flood-to-drought years，the same as below）

图7 夏季典型旱涝转折年5—6月（a）与7—8月（b）850 hPa水汽通量（箭矢，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1）及水汽通量散度（填色，单位：10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1）差值场合成

Fig.7 Composite difference fields of 850 hPa water vapor flux （arrow vectors，Unit： g·cm-1·hPa-1·s-1） and water vapor flux divergence （the color shaded，Unit： 10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1） in May-June （a） and July-August （b） in summer typical drought-flood alternation years

图8 夏季典型旱涝转折年5—6月（a）与7—8月（b）沿112°E的垂直速度差值场合成（单位：10-2 Pa·s-1）

Fig.8 Composite of vertical velocity difference fields along 112°E in May-June （a） and July-August （b）in summer typical drought-flood alternation years （Unit： 10-2 Pa·s-1）

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