洪水灾害前的预兆

1.1太阳黑子活动

太阳黑子活动有11a的周期变化，一些流域的洪水与太阳黑子活动有明显的对应关系。为了分析这种关系，将长江汉口站113a年最高洪水位按照11a的太阳黑子活动相进行排列，得出该站年最高洪水位超过警戒水位(26.30m)的次数(表1)。从表1可以看出，该站超过警戒水位的年份主要集中在太阳黑子活动的峰年(M年)和谷年(M年)及其周围。为了进一步分析这种关系，将汉口站按11a的周期安排的年平均最大洪水位绘制成图1(其中=(H-1+2H0+H+1)/4，说明与太阳黑子活动密切相关。太阳黑子活动也有22年的磁周期变化，对应11a周期的谷年。1998符合这个对应关系，所以今年长江流域发生了严重的洪涝灾害[2]。可见，太阳黑子活动的年变化是长江流域重要的洪水前兆。

1.2太阳质子耀斑

太阳质子耀斑是一种能够辐射高能质子的耀斑。通过扰动地磁场，极涡南移，西太平洋副热带高压向西向北延伸，最终导致部分流域发生洪水[3]。统计显示，约81.3%的质子耀斑(峰值质子流量≥100 pfu)事件发生在第一个月，长江中下游降雨明显增多，容易发生洪涝灾害。1991春夏之交，太阳质子耀斑连续两次出现在太阳表面。最早出现在5月13 ~ 18，3 * * *；第二次出现在5月29日到6月15，有7次* *，6次质子耀斑中射电爆发的峰值流量大于14000sfu，是非爆发的30多倍。这两次质子耀斑事件发生后的27天和30天，太湖和淮河流域发生了两次暴雨，第一次发生在6月9日~ 17，第二次发生在6月28日~ 7月13，造成该地区严重洪涝灾害，直接经济损失高达450亿元。

图1汉口站年最高洪水位与太阳黑子活动的关系

1.3日食

太阳辐射能量在地球上呈现不均匀的带状分布，使得两极成为低温热源，赤道成为高温热源，从而导致大气环流的运行。日食和洪水有一定的关系，因为日食发生时，地球接收到的太阳辐射减少，使大气环流发生异常变化，产生洪水[4]。1900年以来发生过两次罕见的日全食。第一次是在1955年6月20日，恶劣的天气让已经准备好的科学考察全部停止；第二次是1973年6月30日，全球多个地方出现异常天气。利用日食预报我国主要河流1981 ~ 1987的洪水，成功率为84.7%。

1.4黄道年

在近日点，地球受太阳吸引最大，公转速度最快。日食出现在一年的年初和年末，称为近日点食年[5]。一方面，在近日点食年，太阳和月亮的引潮力引起了近日点食年潮，引起了厄尔尼诺现象。另一方面，地球在近日点比远日点多接收7%的太阳辐射，赤道暖流将吸收的热量通过黑潮送到我国沿海，暖流蒸发更多，增强了太平洋副热带高压的活动能量，进而影响我国水文气象的异常变化，导致灾害性洪水的发生。自1860年以来，长江发生的特大洪水均发生在近日点食年，包括1860、1870、1935、1945、1954和191。

1.5超新星

超新星是比明亮新星更剧烈的天体爆炸现象。当超新星辐射中光子能量较高的辐射穿过大气层时，电离增强区的高度会较低，从而引起我国的洪涝灾害，其时间会滞后几十年[6]。自公元1500年以来，已经有7颗被记录和推测的超新星* * *。根据对我国近500年旱涝历史资料的研究，这7次超新星爆发后，我国都出现过严重的洪涝期，ZZK指数小于2.55，滞后时间25-40年不等。

1.6天文周期

黄道面上的四颗一等星相继与太阳和地球运行在一条三点直线上的四个天文奇点的太阳投影的瞬时相位被视为一个天文周期[7]。当天文奇点出现时，地球上天体的引潮力达到最大，大气环流也发生异常变化，从而导致洪涝灾害。证实已知天文周期与长江流域旱涝有很好的统计相关性，相关率可达94%。

1.7九大行星汇聚

九大行星会聚是指地球单独在太阳的一侧，其他行星在太阳的另一侧，最外面的两颗行星的地心夹角最小的现象[8]。当九大行星在冬半年相遇时，地球独自在太阳一侧，太阳系的质心与地球方向相反，地球的公转半径必然增大。今年夏半年，地球也运动到太阳的另一侧，而几颗巨行星(木星、土星、天王星、海王星)运动缓慢，太阳系的质心仍在太阳一侧，这就缩短了地球在夏半年的公转半径。因此，在九大行星会聚中，地球冬半年延长，夏半年缩短，使北半球接收的太阳辐射总量减少。这就是九大行星汇聚的瞬间效应。这种影响积累了好几年，最终导致了北半球气候变冷的趋势。相反，如果夏半年发生九大行星辐合，会导致北半球出现变暖趋势，造成各种气象灾害。最近1000a以来，长江流域1153、1368、1870、1981年的特大洪水都处于九大行星交汇阶段。在过去的500a间，黄河流域共发生过4次特大洪水，年份分别为1482、1662、1761和1843，其中，除171外，其余3次洪水均在九大行星交汇处附近。

1.8星际引力

在太阳、月球和地球上行星的潮汐力中，月球的潮汐力最大，其次是太阳和木星[9]。虽然它们的引潮力很小，但当它们的方向发生碰撞时，引潮力就会增大，从而引起气潮的变化，刺激异常天气过程的形成和发展。统计显示，自1153以来，长江中上游共发生8次特大洪水(1153、1560、1788、1796、1860、1860)。特别是在1954的夏季至日前后，水星蹲伏，火星后退，土星后退，三颗星都靠近地球，叠加在一条直线上，以至于长江流域经历了百年不遇的特大洪水。

1.9大气环流异常

大气环流是制约一个地区水文变化的主要因素，大范围的洪水总是伴随着大范围的大气环流异常。如1991，副高强度较强，较常年提前近一个月北跳，副高脊线位置在5月中旬达到19 ~ 20° N，一直维持在20 ~ 26 N之间，直至7月中旬；与此同时，西亚乌拉尔山脉维持阻塞高压，导致西伯利亚冷空气频繁南下，使冷暖空气不断穿越长江、淮河流域，形成了长达56天的梅雨期。该地区1954的大气环流异常与此类似，造成了一次持续4个月的近20次暴雨过程组成的暴雨群降水。

1.10热带气旋

热带气旋，尤其是热带风暴级以上的热带气旋，是我国东南沿海地区最强的暴雨天气系统。日降雨量≥200mm的暴雨多由热带气旋引起，主要出现在7-9月。热带气旋水汽充沛、上升气流强劲、降水强度大，是东南沿海地区最明显的洪水前兆，往往会引发特大洪水。1994第17号强热带风暴袭击浙江省，受灾人口达1333万人，直接经济损失高达144亿元。1975第3号强热带风暴深入豫中地区，庄琳站三天最大暴雨高达1605mm，成为中国大陆最大暴雨记录。

1.11西太平洋暖池

西太平洋暖池是指从菲律宾东南部到印度尼西亚海温≥28℃的区域。统计表明，西太平洋暖池，特别是125米深度的海表温度与江淮流域的旱涝关系密切。西太平洋暖池海温较低时，菲律宾经南海到中南半岛的对流活动较弱，而国际日期变更线附近对流活动较强，副热带高压偏强偏南，呈带状结构，江淮流域降水较多，容易发生洪涝。在过去的几十年里，江淮流域基本保持着这种关系。

前冬1.12海温异常

通过分析冬季前(65438+第一年2月~当年3月)北太平洋海温异常与长江流域旱涝年的关系，表明在前期冬季海温异常中，旱涝年不同，异常前兆在旱涝年[10]更为突出。如果n代表海温的正异常，l代表海温的负异常，那么根据北太平洋海温自西向东的变化，可以得到四种类型的海温异常，即NNLNLNNL(偏涝)LNLNLN(偏旱)、NL(重涝)和LNL(严重干旱)。如1953 ~ 1954年冬季，黑潮海区增势强劲，从西北太平洋副热带洋面沿暖流方向至日本海为暖水区，而东北太平洋广大海区几乎为冷水区(NL型)。在对应的1954年汛期，长江流域经历了百年不遇的特大洪水。

1.13 ENSO现象

ENSO现象是厄尔尼诺现象和南方涛动的总称，对全球大气环流和海洋异常状况产生重大影响，最终导致陆地洪水。统计显示，从1949年到1998年，共出现了12个厄尔尼诺年，江淮流域(含1998年)当年或次年发生了洪涝灾害。近50年来，浙江省金华站的年径流量w >；50亿m3 * * *的年份有13a，其中9年也发生在厄尔尼诺的同一年或次年，年径流量以1954和1973为系列最大，次大。

1.14地球自转速率

地球自转速率的变化包括许多周期性变化和不规则变化，它主要通过厄尔尼诺现象的形成来影响洪水[11]。在地球自转速度大大减慢的时期，由于“刹车效应”，海水和大气获得了一个向东的惯性力，从而削弱了赤道洋流和由东向西流动的赤道信风，造成了海水变暖的厄尔尼诺现象。据考证，川西盆地历史上的大部分洪水都发生在地球自转速率由慢到快、由快到慢的无规律运动的转折点附近[12]；江淮流域发生特大洪水的1991年，也恰逢地球自转速率接近减速期结束。

1.15地心运动

地球自转轴的方向是不断变化的，包括长期变化、周期性变化和其他变化，其中6 ~ 7年的周期性变化非常明显[13]。在有利条件下，极地运动可以使海平面上升8 ~ 10 mm，因此也可以改变大气环流。长江中下游的上海、南京、九江、芜湖、武汉5-8月的降水异常有7年左右的周期变化。浙江金华站年最高洪水位也存在6 ~ 7年的周期性变化。认为在极地运动高振幅的年份，大气环流异常，亚欧大部分地区和太平洋中纬度地区的经向环流指数增大，因此西风指数减小，相应的副热带高压偏南减弱，因此长江中下游降水增加。

1.16地磁异常

地球磁场在正常月份呈线性分布，其线性相关系数Rz = 75 ~ 100。当地球磁场异常时，Rz值会降低[14]。1990 ~ 165438+10月，我国出现了以皖南为中心的包括安徽、江苏、浙江在内的大面积地磁异常区。到6月1991 1，异常中心的Rz值下降到-10。五个月后，这些地区发生了灾难性的洪水。因此，地磁异常也是一种明显的洪水前兆。

1.17地震

自然灾害系统相互触发，互为因果，导致群体性灾害现象[15]。研究表明，如果蒙、新、甘交界地区发生7级以上大地震，那么次年黄河往往会发生大洪水，而这次地震与洪水对应率可达88%以上。认为蒙、新、甘交界地区发生大地震时，大规模的构造运动使地下携带热量的水汽溢流到低层大气中，一方面增加了大气水汽，同时降低了这里的气压，诱发西风带上的水汽向这里输送；另一方面，地震造成的低压环境可以吸引北方冷空气南下，西太平洋副热带高压北上，从而形成黄河流域的特大洪水。因此，蒙、新、甘交界地区的大地震活动成为黄河流域的洪水前兆。

1.18火山爆发

强烈的火山爆发会形成全球性的尘幕。这些尘幕可以在高层大气中停留数年。它们能强烈反射和散射太阳辐射，大爆炸后几个月内直接辐射可减少10% ~ 20%，所以火山爆发有冷却地球的作用。历史上赤道地区的四次强烈火山爆发导致四川气温偏低，大量凝结核导致降水偏多，导致相当多地区发生洪涝灾害。根据历史洪水资料分析，火山爆发后第二年四川盆地发生大洪水的概率为85%，第三年为79%[12]。

2结论

洪水是地球上最严重的自然灾害，其损失占各种灾害之首，但洪水预报仍然是一个令人困惑的问题。本文在大量资料的基础上，系统地分析了各种洪水前兆，为洪水预报提供了一定的理论依据。作者在长期研究工作的基础上，对长江流域的洪水前兆提出了自己的看法。1995年9月，浙江省教委批准了作者申请的课题:“1998周边特大洪水预警研究”。经过大量的综合分析，发表了多篇论文[216]并得到证实。因此，洪水前兆的研究对于防洪减灾具有重要的理论和现实意义。

洪水前兆是客观存在的，但目前的认识水平还非常有限。因此，在利用洪水前兆进行洪水预报时，要特别注意两点:1必须对洪水前兆进行综合分析，因为洪水是各种影响因素综合作用的结果。当然，洪水前兆越多，信号越强，洪水量级越大；洪水前兆必须去伪存真，因为观测到的大量异常现象不仅包括洪水前兆信息，还包括其他一些与洪水无关的信息。随着资料的积累和认识的深入，洪水前兆无疑将成为提高洪水预报准确率的突破口之一。