编者按:“七下八上”是我国主汛期的重要阶段之一,这一时段内北方进入主雨季。例如,今年7月底至8月初,我国华北地区,特别是京津冀地区,受台风“杜苏芮”影响,出现了历史罕见的极端降水过程。本期科普看台聚焦近30年“七下八上”期间的雨,从年代际尺度看主汛期降雨的变化。

专家顾问:

国家气候中心首席专家 陈峪 陈丽娟,正高级工程师 翟建青 顾薇,

高级工程师 李修仓 姜允迪 赵琳 李柔珂

中央气象台高级工程师 刘璐

国家气象信息中心正高级工程师 张志富 冯爱霞,工程师 石岩

“七下八上”是我国华北、东北地区等地全年降水最为集中的一段时期,这一时段降雨强度大,北方地区达到全年降水的最大峰值。我们通过三十多年间“七下八上”的数据,带您探索“七下八上”的那些秘密。

每年的七月下半月至八月上半月,我国东部地区的主雨带将北移至华北、东北一带,达到一年中最北的位置,华北、东北地区以及黄淮部分地区迎来降水集中期,达到全年降水峰值,俗称“七下八上”。

今年北方“七下八上”降水迅猛且雨量偏多

今年华北雨季从7月22日开始,较常年(7月18日)偏晚4天,截止到8月16日尚未结束。在此期间,全国平均降水量123.2毫米,较常年同期(117.4毫米)偏多4.9%;东北中部、华北大部、华东中南部、西南东部等地偏多5成至1倍,其中北京南部、河北中南部、河南北部等地偏多1~2倍,局地2倍以上。

不少人感觉,今年北方的降雨似乎“格外多”。今年“七下八上”,我国北方地区出现四次较大范围明显降水天气过程。其中,7月29日至8月1日,受台风残余低压环流和低空急流影响,京津冀地区出现极端暴雨天气过程,北京西南部,河北中部和西南部等地累计降水量350~600毫米,局地700~800毫米,最大累计降水量达1003毫米(河北邢台临城县);100毫米以上降水面积17万平方公里。河北、北京14个国家气象观测站日降水量突破历史极值,26个国家气象观测站3日累计降水量突破历史极值。

从气象数据可以看出,华北、东北地区不少城市在这30天的平均降水量可以达到全年的三分之一甚至更多。而今年,北京、天津、石家庄、济南,“七下八上”期间的降水量均超过常年同期平均降水量,其中石家庄的409.1毫米是常年同期的近三倍。这也客观印证了公众对于北方地区降水偏多的主观感受。

降水日数多也是“七下八上”明显的特点之一。据统计,北方多个城市在这30天里平均降水日数都在11天至13天左右,相当于每三天中就有一天多在下雨。但对于今年来说,北方多个主要城市的降水日数并不比常年同期偏多,但降水量均超过了常年同期,这也说明了今年的降雨来得急、来得猛,降雨强度较往年有所提升。

“七下八上”为何如此多雨?

副热带高压位置是关键

据气象专家分析,7月下旬前后,夏季风的北边缘推进到了华北地区,同时,副热带高压脊线位置相对稳定地维持在北纬25°以北,副热带高压就像一个水汽“传送带”,借助其西南侧的西南气流或偏东气流把洋面上的水汽源源不断地向北输送,为华北地区提供了充足的水汽条件。暖湿气流一旦与东移南下的冷空气相遇,就容易形成强降水或持续性降水。

此外,“七下八上”也是西北太平洋台风活跃的时期,由于台风本身携带大量的水汽,一旦在“七下八上”防汛关键期北上,会造成防汛形势陡然紧张。历史上就有多个台风在此期间影响北方地区,华北地区的降水通常会显著增加。

32年间“七下八上”存在明显变化

从数据统计可以看出,1991年以来,“七下八上”期间,华北雨季的累计降水量总体呈增加趋势。90年代,降水量明显偏多,2000年后呈现减少趋势,但在21世纪的20年代降水量又有明显增加,尤其最近两年(2021年和2022年)华北雨季降水量分别为276.4毫米和210.4毫米,明显高于常年平均的136.6毫米,华北、东北和黄淮等地累计降水量更是在2021年时达到了近30年最多。

从日降水量突破同期历史极值站点数可以看出,近年来,在“七下八上”期间,突破历史极值的站点数大幅增加,极端天气多发频发态势愈加明显。

虽然“七下八上”期间是华北、东北以及黄淮部分地区的降雨集中期,但北方地形复杂、受大气环流季节变化影响,不同地区、不同年份雨季的起止时间会略有差异。近三十年来,华北雨季的开始时间波动很大,最早可提前至7月6日,个别年份直至8月初才拉开华北雨季的序幕。而雨季的持续时间也并非固定的一个月,短则不足一个月,2001年甚至仅有17天,长的可持续近两月,结束时间最晚可持续到9月9日。尤其是最近两年(2021年和2022年)雨季持续时间分别为59天和50天,均显著超过常年平均的29.6天。

极端降水频繁现身、雨季持续时间延长,这一系列现象的背后推手是全球气候系统的自然变率和人类活动所导致的全球变暖。全球变暖带来的大气含水量升高、气候系统不稳定、城市“热岛效应”加剧等,均会增加暴雨的频次和强度,进而引发山体滑坡、泥石流、山洪、中小河流洪水、城市内涝等次生灾害。

气象专家提醒,相较于雨水常年偏多的南方地区,北方各地抵御台风暴雨等相关雨洪防汛方面的经验不足,公众相关防灾减灾意识和应对能力也亟待增强。大力推进防灾减灾技能和气象科学知识的普及,从基层培养公众的防灾减灾意识,才能有效降低灾害带来的损失。(苏杰西)

“七下八上”期间,

我国多雨带位置有显著的南北移动特征

根据全国多年降水量数据统计发现,1961年以来,“七下八上”期间,我国东部季风区的多雨带位置有显著的年代际变化。1960年代,主要多雨区在东北到华北,南方为次要多雨区;1970年代,主要多雨区在华北,南方为次要多雨区;1980年代,主要多雨区在黄淮到江淮;1990年代,主要多雨区分别在东北到华北北部以及在江南到华南北部。进入21世纪后,2000年至2010年,主要多雨区在江淮;2011年至今,主要多雨区在华北和江淮东部。可见,我国东部季风区的多雨带有显著的南北移动特征。

自然变率和全球变暖

共同导致华北雨季降水量增加

降水量统计结果发现,华北雨季累积雨量整体呈现增加趋势。专家认为,近10年“七下八上”华北雨季降水量增加,主要是气候系统的自然变率和人类活动所导致的全球变暖共同影响的结果。

一方面,我国夏季降水的年代际变率受到太平洋年代际涛动(PDO)的显著影响,近10年PDO为明显的负位相,负位相有利于东亚夏季风偏强,从而有利于北方降水偏多。另一方面,在全球变暖的背景下,东亚大陆与其周边海洋的升温速度不一样,大陆较海洋升温更快,导致海陆热力差异增加,使得东亚副热带夏季风增强,从而有利于将更多的水汽从低纬度地区输送到我国北方地区,造成该地区的降水增多。此外,在全球变暖的背景下,极端事件发生的概率增加,极端性强降水突发、频发。多种因素共同作用造成华北雨季的降水具有多时间尺度的变化特征,其中近10年降水量增加,降水集中期出现显著的暴雨洪涝灾害。

大气中水分增多和大气环流移动减慢

可能共同导致极端降水事件频发

2000年以来,“七下八上”期间,我国北方暴雨次数增多,强度增强,且持续时间有所增长。极端降水事件越来越频发的主要原因可能有两方面,一方面是气候变暖导致的大气中水分增多;另一方面,大气环流移动减慢导致的低气压持续盘踞不动会造成影响时间更久。

理论上,温度每升高1℃,大气中的含水量会增加7%,有可能导致极端强降水强度变强;同时,当夏季大气环流的移动变得缓慢而不稳定时,往往意味着热浪和干旱(与高压系统有关)和暴雨洪水(与低压系统有关)都会变得更加持久。

从实际情况来看,当前全国总的降水量变化不显著,但小时降雨强度在明显变大。也就是说,过去有很多小雨级别过程,但现在小雨不多,中雨及以上级别过程则比较多;此外,最近几年台风北上的趋势比以往更明显,进一步加剧了北方强降水发生的概率;最后,对城市区域来说,“热岛”和“雨岛”的混合效应也会进一步加剧暴雨的频次和强度。

全球将面临更强的降雨,

我国降水分布也将表现区域性差异

从全球范围来看,气候变暖将加剧水循环,导致更强的降雨和洪水,高纬度地区降水可能会增加,而在亚热带的大部分地区降水则可能会减少。

在我国,“七下八上”关键期,未来降水仍表现出一定的区域性差异。据国家气候中心预测,相对于1986-2005年期间,21世纪近期,除新疆北部外,全国大部分区域的降水呈增加趋势,西南部地区略有减少;21世纪中期,中国地区降水变化分布形态会有所改变,西北地区除新疆北部个别地区仍为减少外,其他区域的降水将增加,华南北部地区的增加幅度更加显著;21世纪末期,西北和东北降水增加的大值区进一步扩大。

具体到京津冀地区,21世纪近期,大部分区域降水呈增加趋势;21世纪中期,降水增加的区域缩小,南部减少区域扩大,最大减少值可达10%以上;21世纪末期,降水增加区域进一步缩小,东北和东南部分地区均表现为减少趋势,但减少幅度相对较小。京津冀地区区域平均的未来降水的变化趋势显示,21世纪降水主要以减少为主,但年代际波动较大,相对于1986-2005年,2020-2030年、2040-2050年和2070-2080年三个时段的降水主要为增加,其他时段主要表现为减少,变化值一般在-10%~6%之间。(穆俊宇)

防汛关键期,重点防什么?

“七下八上”是我国的防汛关键期。在此期间,强降雨、台风、龙卷频发、多发,而事实上,比这些灾害性天气更可怕的,往往是由此引发的各类次生灾害,因其滞后性等特点,在天气过程结束后,依旧给人们的生产生活带来诸多不利影响。

例如,当土壤含水量达到饱和时,易造成山体和土壤松动,引发泥石流和滑坡等地质灾害,并常常在山丘地区和地震易发地发生。在短时间内,会造成河流堵塞,摧毁城镇村庄,破坏森林、农田,冲毁公路铁路等。

在城市中,受城市地面硬化、天然水道减少、排水管网设施不足等影响,暴雨会在短时间内让一座城市道路行洪、交通瘫痪,立交桥下和低洼地带形成积水与内涝。

对城镇化率已经过半的我国来说,一场暴雨、一次大风降临城市,都有可能造成严重的人员伤亡和经济损失,城市内涝、雷电大风等灾害,也越来越多地出现在新闻报道中——从2021年郑州强降雨冲毁停车场挡水围墙、灌入地铁隧道,再到今年华北暴雨强降水引发洪水,河北涿州等地被淹……要知道,当城市积水达到20厘米,就会影响行人步行;达到30厘米,小汽车难以行驶;达到80厘米,交通几乎完全瘫痪。因此,对城市管理者和相关部门来说,让预报预警转化为更为精准的应对措施和行之有效的行动,是接下来的当务之急;对公众来讲,提高自我防灾救灾意识,也应成为生活必修课。

此外,在农业、能源、旅游等与天气密切相关行业领域,以气象预报为先导的针对性防范应对措施也应进一步强化。民众出游旺季叠加暑期汛期,时有意外发生,如河边嬉戏被快速上涨的洪水冲走,雨中爬山途中遇到泥石流……据报道,今年多起险情均出自对旅游目的地气象信息的不关注以及对预报预警的漠视。

眼下,“七下八上”即将结束,但强降水、大风等天气依然会不断发生。预计9月,我国东部会有南北两个多雨区,海上还会有4至5个热带气旋生成,防灾减灾依旧不可掉以轻心,仍须继续锁定“关键”,筑牢防线。(李悦)