暴雨預(yù)報(bào)難在哪？其形成機(jī)制仍是全世界氣象領(lǐng)域難題
本報(bào)記者 郭靜原
7月17日以來，河南省出現(xiàn)了歷史罕見的極端強(qiáng)降雨，已有超過10個(gè)國家級氣象觀測站日雨量達(dá)到有氣象觀測記錄以來的歷史極值。從17日8時(shí)至22日13時(shí)，該省中北部累計(jì)降雨量達(dá)200毫米至400毫米，其中鄭州、鶴壁、新鄉(xiāng)局地超過900毫米。有人形象地說，此次成為特大暴雨中心的鄭州，一天把一年的雨都給下完了。
眾所周知，我國是一個(gè)多暴雨的國家。夏季風(fēng)循其內(nèi)在規(guī)律從海上來，為中國大部地區(qū)輸送充沛水汽，為強(qiáng)降水、強(qiáng)對流事件產(chǎn)生提供了充足“燃料”。當(dāng)前，地球氣候正在經(jīng)歷巨變，暴雨事件在全球大氣科學(xué)研究領(lǐng)域是熱點(diǎn)也是難點(diǎn)問題。面對來勢洶洶的暴雨，要詳盡研究其發(fā)生原因需要持久攻關(guān)。記者就此采訪了中國工程院院士李澤椿、中國氣象科學(xué)研究院研究員羅亞麗和中央氣象臺首席預(yù)報(bào)員陳濤，初探困擾全球氣象界的暴雨預(yù)報(bào)難題。
河南暴雨成因特殊
一場暴雨是復(fù)雜的，可以從不同角度和層面分析。在50毫米的標(biāo)準(zhǔn)中，暴雨是在24小時(shí)內(nèi)均勻下完還是在短時(shí)間傾盆而下，不僅給公眾的觀感不同，對社會運(yùn)行、安全生產(chǎn)等各方面的沖擊也不同；暴雨下在城市還是鄉(xiāng)村，也會導(dǎo)致迥然不同的后果。
陳濤介紹，7月17日以來河南強(qiáng)降雨過程累計(jì)雨量大、持續(xù)時(shí)間長、降水區(qū)域集中，小時(shí)雨強(qiáng)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(shí)雨強(qiáng)的極值。
“這樣的小時(shí)雨強(qiáng)在世界上都是相當(dāng)極端的�！钡弥幽媳┯昵闆r，羅亞麗正在一個(gè)評審會上，而這個(gè)爆炸性新聞迅速成為在場科學(xué)家們的集中話題。她表示，盡管對預(yù)報(bào)員和氣象科研人員來說，形成此次暴雨的環(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(fēng)“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，但想要理清其中的機(jī)理顯然還需進(jìn)一步挖掘。
此次河南極端暴雨與此前發(fā)生的其他地方極端強(qiáng)降雨事件還有不同，“高低緯度環(huán)流形勢配合，臺風(fēng)‘煙花’尚在洋面上、強(qiáng)度也不弱，水汽輸送能力很強(qiáng)，地形如同一個(gè)‘錨’將上升氣流穩(wěn)定住�！绷_亞麗還注意到鄭州這座大城市下墊面的特殊性，“城市是一種相對新的下墊面類型，使得地面熱力作用更強(qiáng)，在水汽充足的情況下很可能加強(qiáng)降水，也使得滲水能力降低，面對極端降水更加脆弱�！�
“從天氣角度來講，特大暴雨不僅要有非常充沛的水汽，要有強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動把水汽變成大水滴降落下來，還要有周圍多種天氣條件與之配合�！睍r(shí)任中央氣象臺預(yù)報(bào)組組長的李澤椿回憶說，1975年8月5日至8日，“7503”號臺風(fēng)穿越福建、江西、湖南后北上，經(jīng)過湖北，在河南停滯徘徊，導(dǎo)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1631毫米的總雨量。
復(fù)雜程度超出想象
無論多難，暴雨預(yù)報(bào)都是“必答題”�！氨┯旰闈呈俏覈畛Ｒ�、最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，對人民群眾生命安全、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、國家安全等有直接而嚴(yán)重的影響。而且，我國的暴雨災(zāi)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(zāi)害，極端性暴雨天氣也頻頻出現(xiàn)�！崩顫纱徽f。
“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(yù)報(bào)系統(tǒng)的發(fā)展以及諸多先進(jìn)科研成果的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，我國暴雨研究和預(yù)報(bào)不斷取得進(jìn)步�！崩顫纱恢赋�，但在本質(zhì)上，大氣運(yùn)動的混沌性決定了天氣預(yù)報(bào)必然會有一定程度的誤差，同時(shí)暴雨因其局地性、突發(fā)性和活動規(guī)律多變等特點(diǎn)，其形成機(jī)制迄今尚未被研究透徹，依然是全世界氣象領(lǐng)域的一道難題。要預(yù)報(bào)1小時(shí)超過200毫米這種極端的暴雨，更是難上加難。
我國預(yù)報(bào)暴雨的主要手段，是利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品并結(jié)合預(yù)報(bào)員自身的知識經(jīng)驗(yàn)。近年來，雖然數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(shí)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)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(gè)小時(shí)，當(dāng)前的數(shù)值預(yù)報(bào)模式很難將其準(zhǔn)確清晰地表達(dá)出來。
持續(xù)攻關(guān)預(yù)報(bào)難題
暴雨研究和預(yù)報(bào)，一直是我國氣象工作者的主攻對象之一。早在20世紀(jì)初期，我國科學(xué)家就開始研究暴雨，經(jīng)過近百年發(fā)展，在暴雨理論、暴雨分析和預(yù)報(bào)方面取得重大進(jìn)展。
比如“75·8”暴雨，中國氣象、水文部門從該場暴雨及其他空前的大暴雨與大洪水事件中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從全國層面加強(qiáng)對暴雨的研究，暴雨研究也得以逐步從天氣尺度轉(zhuǎn)向中尺度，再后來暴雨預(yù)報(bào)由經(jīng)驗(yàn)定性向定量化方向轉(zhuǎn)變。
除了數(shù)值模式改進(jìn)和研發(fā)客觀預(yù)報(bào)方法外，對暴雨預(yù)報(bào)能力精準(zhǔn)提升和服務(wù)精細(xì)的另一個(gè)焦點(diǎn)，放在了像陳濤這樣長期“釘”在值班室的預(yù)報(bào)員身上。當(dāng)然，他們不僅以業(yè)務(wù)人員的身份存在，同時(shí)也是科研人員。陳濤認(rèn)為，現(xiàn)階段專家型預(yù)報(bào)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(yù)報(bào)信息中分析預(yù)報(bào)關(guān)鍵影響系統(tǒng)及其與未來暴雨發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和降水量的關(guān)聯(lián)，及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)預(yù)報(bào)偏差，凝練關(guān)鍵預(yù)報(bào)因子，借助各類現(xiàn)代化預(yù)報(bào)技術(shù)，最終形成對重大暴雨過程的正確預(yù)報(bào)意見。面對暴雨這一科學(xué)難題，氣象業(yè)務(wù)科研部門從業(yè)者和大氣科學(xué)研究專家學(xué)者將密切配合，借科技創(chuàng)新發(fā)展東風(fēng)，持續(xù)不斷地開展攻關(guān)。
這些年，李澤椿還很關(guān)心面向公眾和決策者的科普。防災(zāi)減災(zāi)離不開氣象，老百姓也離不開氣象。他希望，持續(xù)提高人民群眾科學(xué)素養(yǎng)，強(qiáng)化決策者的防災(zāi)減災(zāi)意識和提升能力，更深入了解暴雨預(yù)報(bào)如何做出、難度在哪兒、風(fēng)險(xiǎn)多大，才能更好地利用氣象預(yù)報(bào)預(yù)警做好各項(xiàng)準(zhǔn)備和安排。
