（二）旱涝
北京年降水量变率大，其值为 29％，故旱涝频繁。在《华北、东北近五
百年旱涝史料》中，诸如“赤地千里”“禾苗枯槁”“水深数尺”“陆地行
舟”的记载屡见不鲜。
根据中央气象局整编的“我国近五百年旱涝分布图集”和北京 250 年降
水资料，总结出北京旱涝的气候规律。
1.近 500 年旱涝分析
根据北京市近 500 年旱涝史料中所记载的灾情，将旱涝划分五级：1 级
涝、2 级偏涝、3 级正常、4 级偏旱、5 级旱。为了便于定量分析，使降水量
的确定与旱涝级别相一致。先把降水量按下列标准划分三级：R³R0+d/2 为多
雨年；R0-d-/2£R<R0+d+/2 为正常年；R<R0-d-/2 为少雨年。式中 R 为汛期（ 6
— 9 月）总降水量，R0 为汛期平均降水量，d+为正距平的平均值，d-为负距
平的平均值。据计算 R≥800 毫米为涝，R 在 625—800 毫米为偏涝，R 在 465
—625 毫米为正常，R 在 300—465 毫米为偏旱，R＜300 毫米为旱。
从上述标准所划分的降水量等级和近 500 年旱涝等级资料统计可以看
出，旱涝史料和降水量的各级百分率比较接近（见表 4－35）。在通常情况
下涝和旱两级气候概率各为 9—10％，正常年气候概率为 35％，偏旱比偏涝
气候概率稍大，分别为 26％与 21％。另外，旱涝趋势是后 250 年比前 250
年偏旱年数增加 3％，而偏涝年数减少 5％，这也是气候振动的一种表现。
2.旱涝规律 旱涝变化并非按气候概率均匀分布，而是交替出现，呈周期性起伏。（图 4－27）清晰地显示出北京旱涝的长期变化趋势，其中低谷附近表示偏旱年数 少对应多雨期，高峰附近表示偏旱年数多对应少雨期。500 年资料中有 6 个 起伏波动，平均长度为 80 多年。另外，还可看出前 250 年旱涝波动不够显著， 特别前两个高峰，其偏旱年数的最高值均未超过 5 年。但近 250 年中这种波 动较为显著，其中 18 世纪 40 年代偏旱年数为 8 年，18 世纪 90 年代无偏旱 年数，分别为近 500 年来偏旱年数的最高和最低极值。 （图4－28）为北京汛期降水10年滑动曲线，其极大和极小值分别在1748 年和 1789 年，其振幅为 418 毫米。如以汛期（6—9 月）平均降水量 534 毫 米为界，划分多雨期和少雨期，则界线明显。250 年有三次起伏，平均长度 为 80 多年。而多雨期维持的年数一个比一个缩短（56—24—16 年），少雨 期的年数有逐步增加的趋势（42—45—54 年）。这表明近 250 年以来，正以 波浪式向干旱少雨的趋势发展，这同样是气候振动的一种表现。 根据以上分析，多雨期和少雨期的具体划分有以下特点（见表 4－36）： （1）少雨期中，旱和偏旱年数占 49％，涝和偏涝年数占 17％，即少雨 期约为多雨期的图 4－27 1470 年以来每 10 年偏旱年数（实线）和 30 年滑动 平均（虚线）曲线图图 4－28 1724—1974 年汛期降水的 10 年滑动平均（实 线）和谐波分析（虚线）曲线3 倍，正常年占 34％，接近气候概率。多雨期情况大致与少雨期相反。用 x 2 检验，少雨期共 291 年，x 2＝31.79，多雨期共 190 年 x 2＝44.40，均超过自 由度为 4 时 0.01 的信度要求（13.28），表示和气候概率有显著性差异。 （ 2）1724—1974 年 6— 9 月平均降水量为 534.2 毫米，但在三个多雨 期中，平均降水量分别为 630.7、664.5、641.8 毫米，平均距平为 106.8 毫 米。三个少雨期中平均降水量为 80.7 毫米。旱、涝振幅为 187.5 毫米，是常 年平均数的 31.1％。汛期降水量平均数的这种变动仍是气候振动形势之一。 （3）1470 年以来连涝两年或两年以上包括偏涝的年份共有 11 次，其中 10 次发生在多雨期中；连旱两年或两年以上，包括偏旱的年份共 13 次，均 发生在少雨期中。 （4）雨期的平均周期为 80 年左右，这和图 4－27、4－28 中的平均波长 一致。其中少雨期变化于 35—54 年之间平均为 49 年；多雨期变化于 14—56 年之间平均为 32 年。 80 年左右的周期称为世纪周期。似乎和太阳黑子相对数序列的 80—100 年长周期有关。用 1724—1974 年 6—9 月降水序列作谐波分析（图 4－ 28）。 发现有 79—102 年周期、 F 值均超过 10.0，其中 89 年周期 F 值达 15.9，均 远远超过 0.01 的信度要求。1470—1974 年旱涝等级序列的方差周期分析中 也有 80 年周期，这表明雨期 80 年左右的世纪周期是显著的。另外，用综合 时间序列方法分别对北京近 77、251、505 年汛期降水资料进行统计分析，其 中谐波和方差周期分析表明还存在 35 年左右的吕布纳周期和 22 年的海尔周 期。从周期分析结果表明，未来 10 年将继续处于少雨期中。 本世纪上半叶为少雨期，其中 40 年代为最盛时期，偏旱年数占 70％。 继 50 年代为历史上一个明显而短暂的多雨期之后，1965 年起汛期雨量的 10 年滑动平均曲线已下降到平均线以下。1965—1984 年 20 年中已经历了 11 个 少雨年，9 个正常年和 2 个多雨年，所以从 1965 年已进入少雨期，大约可持 续到本世纪末。 3.旱涝的季节性和地域性 旱涝的地区分布是平原易涝，山区易旱。在干旱年份，有水库的地区， 农田水利工程配套就能进行灌溉缓解旱情，而无灌溉条件的地区，只能靠降 水。多雨年份，山区由于地表迳流大，不会出现内涝，但历时短，强度大的 暴雨会引起山洪暴发，甚至出现泥石流；而平原区特别东南郊地势低洼，则 会因泄水不畅出现沥涝。旱涝的时间分布是春季和初夏易旱，夏季易涝，但 夏涝频率仍小于夏旱频率。 旱涝指标的确定：习惯上都以小于某时期常年降水量的 70％为干旱的指 标，大于 150％为涝的指标。但它仅考虑了降水的气候特征，而没有考虑作 物对气候条件的要求和反应，因而不能确切地衡量当地水分条件的利弊程 度。为了反映气候条件与作物之间的供求关系，采用蒸散力与降水量之比（即 供求差）作为衡量旱涝的数值指标，即 K 值。旱指标 K 值均大于 1.5，轻旱 K 值为 1.5—2.0，旱 K 值相当于 2.0—4.0，重旱 K 值大于 4.0。涝指标 K 值 小于 0.5。 本市的旱涝大致分为五种类型： 春旱：是指 3— 5 月降水稀少。概率为 90％左右。因地势、土壤、地下 水等情况的差异，旱情有所不同。一般山区、丘陵、岗地的旱情比平原严重， 平原又以通县、大兴的低洼地旱情轻。在春旱中，旱与重旱年份要占 90％以 上，由此可见，本市春旱十分频繁，而且重旱概率大。若无灌溉条件，冬小 麦产量锐减，春播作物也难以播种。 初夏旱：指 5 月下旬至 6 月干旱少雨。是继春旱之后又一常见的旱灾， 其出现概率为 50—70％，平原区略低一些，约为两年一遇。山区、半山区和 丘陵地带初夏旱的机遇较高约为 70％。 夏涝：7—8 月雨水过多，田间积水，对夏播作物的幼苗影响很大。据统 计，自 1959 年以来西北部山区没出现过夏涝，房山的山前及怀柔中部的迎风 坡夏涝概率为 30％左右，其它地区为 20％左右。 夏旱：雨季推迟或 7— 8 月降水稀少。本市雨季正常年始于 7 月上旬， 概率为 61％。夏旱的机遇，山区大平原小，西北部山区约 2 年一遇，其它地 区为 3—4 年一遇。对农业生产的危害山区甚于平原。 初夏涝：雨季提前到 6 月中旬来临，并形成连阴雨天气，雨量达 50 毫米 以上，就会出现初夏涝。影响麦收以致丰产不丰收。夏涝机遇山区低于平原， 西北部山区几乎不出现，东北部山区约为 20 年一遇，平原地区 5—7 年一遇。 从多年旱涝发生的状况分析，灾情的发生是错综复杂的。如出现春旱的 年份可能是单一的春旱年，也可能是春旱连初夏旱，甚至又连伏旱，也可能 是前旱后涝。因此，在预防自然灾害上，要有几种准备，既要抗旱又要防涝 及持续抗旱等。 （三）灾害性天气 1.暴雨 暴雨是北京夏季最常见的灾害性天气之一。 （1）暴雨灾害 本市降水集中在夏季，往往是由几场暴雨构成的。暴雨 日数多则年雨量多，反之则少。暴雨对农业生产的危害有三个方面： ①洪涝，作物被淹、庄稼冲毁，土壤流失。 ②花期逢暴雨，受精不良，结实率降低。 ③暴雨多伴有大风、冰雹，致使作物倒伏，折断死亡，果实糜烂。北京近 30 年来 8 月中旬的暴雨危害最大（见表 4－37）。南部平原可达 80％以上。其中通县、大兴县为 100％，北部平原 40—50％，东北部山区为 50％左右，延庆县为 100％。平均每 3—4 年发生一次暴雨灾害。8 月上旬暴 雨危害率除延庆县为 100％外，其他各县多在 40—60 之间，每 4—6 年发生 一次暴雨灾害。 （2）暴雨的空间分布 北京暴雨分布与年降水量分布相一致。是以百花 山、军都山、云蒙山为界。此界东南迎风坡暴雨多在 150 毫米以上，分为三 个中心：房山区、怀柔县暴雨区，降水量都在 180 毫米以上；平谷县东部暴 雨区，降水量 150 毫米以上；通县、大兴县及昌平县平原区，是相对少量雨 区，前两县降水量不足 120 毫米，昌平县平原区降水量约在 100 毫米左右。 两大山脉西北的背风坡是暴雨最少区，其中怀柔县北部、门头沟区西北部雨 量不足 60 毫米（见图 4－29）。 图 4－29 北京地区年暴雨量分布图 （3）暴雨的时间分布暴雨的年际变化大，据统计 1956—1979 年，日降 水量≥50 毫米的暴雨共出现 190 次，年平均 8 次左右，最多年 15 次（1959 年），最少年 2 次（1957 年），最多时一个月达 7 次（1959 年 7 月）。暴雨 最早出现于 4 月上旬，最晚结束在 10 月下旬。其中 80％的暴雨集中在 7—8 月，更集中在 7 月中旬至 8 月上旬，此期间出现的暴雨要占全年暴雨总数的 54％，占 7— 8 月暴雨总数的 66％。北京四次 400 毫米以上的特大暴雨，均 出现在此时段内。 暴雨强度中，大暴雨占暴雨总数的 35％，特大暴雨占 14％（见表 4－38）。 其中约有 60—80％的雨量集中在 3—15 小时的时程内。（4）暴雨成因 每次暴雨过程的雨区范围均不同，有的是局地暴雨，有 的可波及几个区县，有的是全市性暴雨。特大暴雨过程中心基本出现在海拔 1000 米山前迎风坡地带，仅有个别例外。 ①地形对产生暴雨的影响 北京每年 6 月中旬开始受夏季风控制，副高北 跳，气旋和锋面不断形成，潜在不稳定能量的释放，使强对流天气明显增强 增多。加上“北京湾”的喇叭口地形，正对夏季风：其一由于喇叭口效应， 促使气流辐合抬升；其二山麓地带崎岖不平，坡向不同，增温不同有利于热 力不稳定条件的发展；其三阻挡暖湿气流移动滞缓，延长雨时。在以上气候 背景和地形条件的共同作用下，使降水强度增加，暴雨频率较高。 ②天气形势对暴雨形成的作用 暴雨的产生还要有一定的天气形势相配 合。天气过程归纳有以下七类：蒙古低涡低槽型是北京产生暴雨最主要的天 气形势，占暴雨总数的 48％，占特大暴雨总数的 64％。其次切变型、回流型、 内蒙低涡型及东北低涡型。此外西南低涡和台风型虽出现次数较少，但一旦 出现就造成特大暴雨，例如西南涡造成的北京“63.8”大暴雨和 1972 年 7 月 27 日台风造成的怀柔枣树林大暴雨等。 2.冰雹 冰雹是北京危害农业生产的又一灾害性天气，尤其在山区、半山区更为 严重。北京地区降雹频繁，几乎年年都有不同程度的灾害。如通县县志上记 载“明朝万历十五年（即公元 1587 年）六月初二暮，通州大雨雹，自西北方 来，大如鸡卵，间有如杵如升者，坏民房屋牲畜”；昌平县志“明朝天启二 年（即公元 1622 年）夏四月，险雨怒号，雹如卵坏屋瓦，禾水偃拔”。建国 后也曾出现过多次严重雹灾，1964 年 6 月 10 日午后，先后从延庆县、怀柔 县、昌平县等开始，全市十三个区县部分乡普遍降雹，平谷县等地伴有 8 级 大风。雹径从鸡蛋、核桃大小到玉米粒大小不等，平均重量 3.5 克左右，最 大重量 9.6 克，地面积雹 2—10 厘米厚，全市计有 40 万亩农田果林受灾，个 别区县还有人畜伤亡，是一次范围广，灾情重的降雹过程。次日，全市又有 八个区县连续出现雹灾。1969 年 8 月 29 日下午全市十个区县先后降雹，直 径最大达 16 厘米，重 2 公斤，地面积雹半尺厚，城区还伴有几十年未见过 的大风，阵风达 11 级，长安街路灯有 2/ 3 被冰雹砸坏，民房玻璃瓦片破碎， 近郊丰台、海淀区六个乡白菜被毁，万余亩大秋作物和果树受灾，减产 50％ 以上。城近郊区出现这样严重的雹灾实属罕见。 1984 年 6 月 2 日下午怀柔县北宅乡的一场雹灾，降雹 20 分钟左右，雹 粒大如鸡蛋，更多象栗子状，冰雹满山遍野铺盖一层，低洼地区淤积冰雹约 一米厚，眼看 800 亩黄熟的麦子砸成平地，果树只剩下干枝。给农业生产带 来极严重的损失。 （l）冰雹的地区分布 冰雹分布和地形关系极为密切。北京山区面积大， 地形复杂受热不均，容易产生热力对流，在一定的天气系统配合下，有利冰 雹的生成和发展，造成局地性的降雹。所以，山区雹日多于平原（见图 4－ 30）。延庆县年平均雹日达 14 天，城区为少雹区，年平均雹日 l—2 天，东 南部年平均雹日 3 天左右。就山区而言，迎风坡灾轻，背风地灾重。 图 4－30 年平均雹日数分布图 （2）冰雹的时间分布 降雹有明显的日变化。本市大部分地区降雹时间 多出现在午后至傍晚（15—19 时），称午后多雹型。出现机率占全天降雹时 间的 70％以上。降雹平均初日为 4 月中旬，平均终日为 10 月初。年平均雹 日数为 28.7 天。降雹的年际变化较大，个别年份初日可提前至 3 月下旬或推 迟到 5 月下旬；终日可提前到 8 月底或推迟到 11 月上旬。年雹日最多 46 天 （1971 年），最少为 12 天（1968 年），相差 3.8 倍。 据 1964—1978 年 15 年降雹资料统计，降雹有三个高峰。5 月下旬到 6 月下旬为初夏高峰期，降雹概率为 73—93％；7 月中旬为盛夏高峰期，概率 87％；8 月下旬到 9 月上旬为夏末秋初高峰期，概率 70％左右。冰雹成灾概 率在 50％以上。其中 6 月中旬为最高峰，概率达 80％；其次是 7 月上、中旬 概率为 60—70％；初夏和夏末成灾概率为 50％左右。 本市冰雹连续出现时间最长可达 5 天，常见是连续两天。冰雹的连续性 在 6、7 月份的高峰期表现尤为明显。地区分布是西、北部山区连续降雹机率 较大，城近郊区和东南部机率较小。持续时间为 7—8 分钟，在 15 分钟以下 占 58％，15 分钟以上占 42％。 （ 3）冰雹直径 冰雹直径（见表 4－39），以玉米粒、豆粒（0.5－1.0 厘米）大小最多见，直径在 6 厘米以上的冰雹出现较少。（4）降雹路径 本市冰雹源地都在山区，其移动路径与地形密切相关。 降雹路径大致由西向东或西北向东南移动，主要路径有四条（见图 4－31）。 图 4－31 冰雹路径示意图 第一条 从怀柔县北部的卯镇山起往南分成三支。东支沿白河河谷到达密 云水库北部；西支沿渣汰沟到四海；中路由琉璃庙往南到怀柔水库北部。第 二条从延庆海坨山往西南经香村营、燕羽山分成两支。东支经大羊山穿过怀 柔、密云县南部到平谷县熊儿寨、黄松峪一带；西支经长陵过沙河到海淀区。 第三条从官厅水库顺永定河河谷而下到石景山区，往东进入城区。第四条起 源于百花山，经猫耳山过房山区到大兴县境内。 以上四条路径是平均路径，有时也可能偏离这几条路径，有时属于局地 降雹。 3.连阴雨 连阴雨是指连续 3 天以上的阴天并伴有降水的天气。根据资料统计，多 雨年份连阴雨次数较多。从连阴雨出现的时间及对作物的影响，分麦收连阴 雨和夏末秋初连阴雨。 麦收连阴雨除延庆县为 7 月 l—20 日外，大部分地区为 6 月 16 日到 7 月 5 日。麦收期间日照时数≤6 小时的日数达 3 天以上，过程降水量≥20 毫 米，这样的降水天气称麦收连阴雨。山区连阴雨次数多于平原，平谷县最多， 丰台区最少。出现机遇为三年一遇到两年一遇不等，有的年份不出现连阴雨。 连阴雨过程一般为 4—7 天，最长可达 12 天。 夏末秋初连阴雨常伴随低温，使玉米水稻灌浆过程缩短，影响籽粒重量 降低产量。8 月份的连阴雨的次数及强度在一定程度上决定着当年汛期雨量 的多寡。机率是三年二遇到四年三遇，持续日数为 3—5 天，最长 7—8 天。 4.低温冷害和冻害 低温冷害和冻害的实质都是温度偏低导致减产。低温冷害是指作物生育 期内热量不足或作物某一发育阶段遇到低于生物学下限温度时，引起作物生 育期延迟、晚熟或直接影响作物结实器官的形成，造成作物减产的灾害。冻 害是农作物生育阶段遇到严寒和其他不利气象条件而受害，早晚霜冻和寒潮 均可对作物造成冻害。此外大风、干旱等还能加重冻害。 5.风害 风是农作物重要的生存条件。它即是 CO2、O2 和水汽的输送者，又是农 田小气候的调节 者。但大风和静风对农作物都有害。大风危害包括机械损 伤（如茎杆折断、倒伏、果实脱落等）和生理损害（如花器萎蔫、生理干旱 等）。静风对作物是间接危害。在静风环境中，乱流交换作用减弱，形成 Co2 和 O2 的低浓度环境，作物生理机能受到抑制，光合作用显著减弱。同时，在 土壤较湿润的情况下，不利于根部有毒气体的逸出，造成植物中毒。 干热风又称干旱风，是小麦生育后期的一种自然灾害，缩短小麦灌浆过 程造成毙熟。干热风指标：日最高温≥30℃，相对湿度≤35％，风速≥ 3 米 /秒。本市干热风主要危害地区为山前暖区，尤以昌平县、房山县为重。为三、 四年一遇。