對話院士專家：中國的暴雨比復雜更復雜

1、對話院士專家：中國的暴雨，比復雜更復雜實際上，暴雨是非常復雜的，雨事件是多尺度天氣系統(tǒng)和宏微觀物理過程相互作用的結(jié)果，在全球大氣科學研究領域是熱點，也是難點問題。因此，無論對此次河南特大暴雨過程，還是中國其他地區(qū)的極端性暴雨天氣，要詳盡研究其發(fā)生的細節(jié)和具體原因，還需要比人們想象中更長的時間做科研攻關(guān)。 越是極端的暴雨，發(fā)生概率越小，預報越難 1個小時降50毫米雨意味著什么，在各種媒體花式科普下，公眾已經(jīng)有所了解。 那么，1小時降下201.9毫米的雨意味著什么？公眾被拉回混沌，而困惑的還包括氣象從業(yè)人員。鄭州國家基本氣象站7月20日16時到17時的降水量，幾乎占鄭州常年總雨量（640.8毫米）

2、的三分之一。 陳濤介紹，7月17日以來河南強降雨過程累計雨量大、持續(xù)時間長、降水區(qū)域集中，小時雨強的極端特征也非常明顯。其中，201.9毫米超過了中國大陸有氣象記錄以來小時雨強的極值?！斑@樣的小時雨強在世界上都是相當極端的。” 盡管對預報員和氣象科研人員來說，環(huán)流形勢大體是清晰的：西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓分別穩(wěn)定維持，尚處在洋面上的臺風“煙花”在向我國靠近的過程中輸送豐沛水汽，加之太行山區(qū)、伏牛山區(qū)特殊地形影響等，但得知河南暴雨情況，尚在某評審會現(xiàn)場的羅亞麗的第一反應還是“我急切地想知道為什么會這么極端，想更深入地了解具體影響因素?！币砬宕舜芜^程的機理顯然還需進一步挖掘。 氣象界關(guān)于暴雨

3、的劃定，是以24小時總雨量達到或超過50毫米為標準的。 但暴雨是在24小時內(nèi)均勻下完還是在短時間傾盆而下，不僅給公眾的觀感不同，對社會運行、安全生產(chǎn)等各方面的沖擊也不同；暴雨下在日益“增長和擴大”的城市還是脆弱的鄉(xiāng)村，也會導致迥然不同的局面。 1975年8月5日至8日，同樣在河南?！?503”號臺風穿越福建、江西、湖南后北上，經(jīng)過湖北，在河南停滯徘徊，導致歷史上罕見的特大暴雨洪水3天內(nèi)，河南南部地區(qū)降下1600多毫米的總雨量。 暴雨后約一個月，時任中央氣象臺預報組組長的李澤椿前往河南板橋水庫等受災地區(qū)時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場依然慘不忍睹。 多年來，得益于日漸完善的氣象觀測系統(tǒng)、高分辨率數(shù)值模式預報系統(tǒng)的發(fā)

4、展以及諸多先進科研成果的業(yè)務化應用，我國暴雨研究和預報不斷取得進步。 但在本質(zhì)上，大氣運動的混沌性決定了天氣預報必然會有一定程度的誤差，同時暴雨因其局地性、突發(fā)性和活動規(guī)律多變等特點，其形成機制迄今尚未被研究透徹，依然是全世界氣象領域的一道難題。 我國預報暴雨的主要手段，是利用數(shù)值天氣預報模式產(chǎn)品并結(jié)合預報員自身的知識經(jīng)驗。 近年來，雖然數(shù)值天氣預報模式分辨率逐步提升，但通常來說，極端事件發(fā)生概率非常小。 研究發(fā)現(xiàn)，盡管有些極端暴雨出現(xiàn)時環(huán)流形勢整體穩(wěn)定、清晰，但這其中肯定還有中小尺度對流系統(tǒng)在發(fā)生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命周期只有幾個小時，當前的數(shù)值預報模式很難將其“準確清晰地表達

5、”出來。 中國不同區(qū)域不同暴雨事件復雜程度超出想象 中國暴雨多發(fā)，卻很難以一套既定的模板“套用”每一次極端事件，正所謂一種螺絲配一把扳手。 我國地域遼闊，不同區(qū)域常出現(xiàn)不同類型的暴雨，如華南前汛期暴雨、江淮流域梅雨鋒暴雨、西南低渦暴雨、華北低槽和低渦暴雨、東北冷渦暴雨以及沿海臺風暴雨等。 羅亞麗見識過不同區(qū)域多個典型暴雨事件的“參差” 安徽2007年7月7日至8日暴雨，雖然屬于梅雨鋒暴雨，靠季風輸送了充沛水汽，但在梅雨鋒上存在明顯的擾動，對暴雨的發(fā)生起著很大作用； 廣東陽江2013年5月10日暴雨，區(qū)域站監(jiān)測到1個小時下了190毫米，但系統(tǒng)小得可憐； 2017年廣州“57”特大暴雨，上岸氣流在

6、深夜?jié)撊?，風很弱，也沒有冷暖空氣對峙，數(shù)值試驗發(fā)現(xiàn)其降水之所以極端與城市下墊面關(guān)系密切，等等。 此次河南極端暴雨雖然尚未深入研究，但可確定其與安徽、廣東暴雨不同高低緯度環(huán)流形勢配合，臺風尚在洋面上、強度也不弱，水汽輸送能力很強，地形如同一個“錨”一樣將上升氣流穩(wěn)定住。加之鄭州這座大城市的下墊面的特殊性，對于極端降水更加脆弱。 中國暴雨的復雜性可見一斑。如果與相同氣候區(qū)中的其他國家相比，我國暴雨強度很大，不同時間長度的暴雨極值均很高。 當然，還要指出一點無論多難，暴雨預報都是我國分量最重的“必答題”之一。 李澤椿指出：“暴雨洪澇是我國最常見、最嚴重的自然災害之一，對人民群眾生命安全、經(jīng)濟社會發(fā)展

7、、國家安全等有直接而嚴重的影響。而且，我國的暴雨災害遍及大江南北、城市鄉(xiāng)村，既有大范圍流域性洪澇，也有中小尺度局地暴雨造成的災害，極端性暴雨天氣也是頻頻出現(xiàn)。” 惟其磨礪始得玉成，身前身后皆臺階 暴雨研究和預報，一直是我國氣象工作者的主攻對象之一。 早在20世紀初期，中國科學家就開始研究中國暴雨，經(jīng)過近百年發(fā)展，在暴雨理論、暴雨分析和預報方面取得重大進展。 1975年8月，由于超強臺風“7503”號導致的特大暴雨引發(fā)淮河上游大洪水，河南省駐馬店地區(qū)包括兩座大型水庫在內(nèi)的數(shù)十座水庫漫頂垮壩。 比如“758”暴雨，中國氣象、水文部門從這場及其他空前的大暴雨與大洪水事件中吸取經(jīng)驗教訓，從全國層面加強

8、對中國暴雨的研究，在后面的“七五”期間，暴雨研究逐步從天氣尺度轉(zhuǎn)向了中尺度，后來暴雨預報由經(jīng)驗定性向定量化方向轉(zhuǎn)變。 攻關(guān)暴雨預報難題，最根本的途徑就是加強對大氣變化的精密監(jiān)測和提高數(shù)值預報的精準度。 “數(shù)值預報是基礎，要在實踐中提煉出來科學問題，大膽創(chuàng)新?！崩顫纱恢厣曜约簩Ρ┯觐A報的態(tài)度，“我們做預報追求的是三個方面，一是準確，二是及時，三是應用好預報，這就是為人民服務，這就是把論文寫在大地上。” 但數(shù)值模式的改進既不能一蹴而就，也牽涉對暴雨發(fā)生發(fā)展機理有待深入認識等諸多問題。 羅亞麗告訴記者，這個研究過程的艱難很難為外人道。她和團隊曾用兩年多時間才把廣州“57”暴雨這一案例研究得比較明白。

9、當然，新的認知也告訴我們：改進模式也并非一味提高分辨率就可以；分辨率越高，對地形等的刻畫越精細，對數(shù)值模式的算法要求就越高，如果不對算法做調(diào)整，模式運行可能就“崩”了?！按送?，目前我們的發(fā)展方向是對流可分辨的集合預報?！彼f，這正在成為新一代數(shù)值預報系統(tǒng)的重要部分。 除了數(shù)值模式改進和研發(fā)客觀預報方法之外，對暴雨預報能力精準提升和服務精細的另一個焦點，放在了像陳濤這樣長期“釘”在值班室的預報員身上。 現(xiàn)階段專家型預報員需要對暴雨形成過程具備敏銳深邃的洞察力，從海量觀測和預報信息中分析預報關(guān)鍵影響系統(tǒng)及其與未來暴雨發(fā)生時間、地點和降水量的關(guān)聯(lián)，及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)預報偏差，凝練關(guān)鍵預報因子，借助各類現(xiàn)代化預報技術(shù)，最終形成對重大暴雨過程的正確預報意見。 李澤椿還很關(guān)心面向公眾和決策者的科普：“