被忽視的北方暴雨

杜瑋

7月24日，河南安陽市滑縣，衛河長虹渠蓄滯洪區內的道路已被洪水淹沒。圖/中新

7月20日傍晚，當看到無數汽車漂在市區主干道的水面上，乘客被困于地鐵進水車廂發帖求救的消息時，許多鄭州市民才意識到，這不是一場普通的內澇。這一天的16時～17時，鄭州最大小時降雨量達到201.9毫米，超過46年前河南“75·8”暴雨創下的1小時降雨198.5毫米的紀錄，也突破了中國大陸小時降雨量極值。

從7月17日8時到21日8時，鄭州4天的降雨量已超過平均全年降雨量的七成，鄭州、嵩山、新密等10個國家級氣象站日降水量超出建站以來的歷史極值。

1949年以后，河南共發生過5次全省性強降雨，但這次暴雨中，全省累計雨量最大值、一小時最大降水量及日雨量均大于上述5次降水，日最大降水量和6小時最大降水量僅次于“75·8”暴雨，強度達“特強”等級。

對于這一強降水，并非沒有天氣預警。從7月19日晚到20日16時30分前，鄭州氣象局和河南省氣象臺分別接連發布了5次級別最高的暴雨紅色預警。只不過，暴雨預報仍屬于世界性難題。目前的預報能力，只能預報局地強天氣可能出現的范圍，世界范圍內暴雨預報準確率也就在20%上下。

這場強降雨依然暴露出“75·8”暴雨后的四十多年來，對中國北方暴雨的輕視和預報的薄弱。

北方暴雨精準預測之難

雖然鄭州氣象局發了5次“紅警”，但想要對暴雨更精準的定點、定時、定量預報依然很困難。國家減災委專家委員會委員、中國水利水電科學研究院防洪減災研究所原所長程曉陶在接受《中國新聞周刊》采訪時指出，這次在預報大雨時，一開始氣象部門預測降雨中心在焦作，但最后實際是在鄭州，稍有一些偏離，兩地相距80多公里。

關于此次河南極端強降水的形成過程，中國氣象局公共氣象服務中心氣象服務首席專家朱定真解釋說，雖然臺風“煙花”當時距離我國還有近一千公里，卻遠程控制了河南暴雨。在“煙花”和副熱帶高壓的氣流引導下，大量的水氣通過偏東風源源不斷從海上輸送到陸地，在河南集結成雨，再遇到太行山和伏牛山，在山前出現輻合抬升，地形導致降雨范圍集中，雨勢更強。大氣環流形勢穩定，導致降雨持續時間長。

業內一位不愿具名的權威人士對《中國新聞周刊》說，更關鍵的，要看中小尺度系統和天氣尺度系統之間如何相結合，怎樣互相作用產生更強中小尺度系統，這才是導致強降水的更根本原因。所謂尺度，就是指天氣系統影響的范圍、水平距離大小，造成暴雨的是25千米至250千米的中尺度系統。

天氣與氣候學家、中國工程院院士丁一匯曾發文指出，中小尺度天氣系統由大尺度系統“孕育”，中小系統產生、壯大后，又反過來能對大尺度系統起到反饋作用，使得暴雨系統加強和延續。一次大暴雨的生命史是復雜的，數學上，這種不同天氣尺度系統相互作用是一種非線性問題，暴雨預報的困難即在于此。

此次河南暴雨后，鄭州氣象局官方微博也發文解釋說，從常規高空觀測系統上看，目前它所提供的有關暴雨的觀測資料和信息主要是針對天氣尺度的，而對直接造成暴雨的中小尺度觀測并不充分，甚至十分缺乏。“這就好比用網捕魚，網眼太大，小尺度的天氣系統難免會成為漏網之魚”。

中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室研究員孫繼松解釋說，中小天氣尺度系統難以預報的原因緣于兩方面，一方面在于分辨率，比如說，一棵樹的蒸騰作用，也會對降雨產生影響，但在數值預報系統中，對此難以準確描述。目前世界范圍內的天氣預報以數值預報系統為主，再結合預報員自身經驗，作出綜合判斷。所謂數值預報，就是以一定距離網格點為計算單位，將衛星、雷達、自動站等各種觀測資料都匯入一套系統協調、同化，經過一組設定好熱力學、動力學方程運算，得出預報結果。國內采用的是自主研發的數值預報系統GRAPES。

但即便分辨率做到更加精細，對于中小尺度天氣系統到底將如何演變、會產生怎樣的天氣現象，還是不明確。氣象預報和研究人員對于降水產生的機制，動力學和熱力學過程并沒有完全弄清楚。運用數值預報時，會設置很多近似和假設參數，而往往這些假設和真實天氣演變不符，這就造成中小尺度天氣難以預報或預報不準。

中科院大氣物理研究所研究員高守亭指出，另一個影響暴雨預報準確率的關鍵因素是風。當下，世界范圍內對于風的形成和預報都缺少很好的理論研究。“由于風的原因，一片云醞釀的降水還沒來得及下，就被推到其他地方。雨滴在什么時候落、落到哪都難以掌握，降水結束時間也難以確定，導致了局地天氣預報很困難。”關于暴雨天氣預報，最大兩個難點，一是雨的形成機理，二是風場運動，都不過關。

高守亭說，華北暴雨往往呈現短時強降水的特點。其中一個很重要原因在于華北地區降水受高空冷空氣影響，與來自低層的暖濕氣流相遇時，上冷下暖，位勢不穩定，容易產生強對流，這就好比燒水過程一樣。他介紹，河南在地理劃分上雖然屬于華中地區，但從氣象學角度看，河南的強降水仍屬于華北暴雨的研究范疇。

前述不愿具名業內人士說，鄭州作為常住人口1260萬的超大城市，熱島效應也對降雨有著明顯影響。有研究表明，極端強降水的增強趨勢有向城市中心區集中的趨勢，比如上海就呈現“雨島”效應。鄭州位于黃河南岸，河水的冷空氣和城市暖空氣也容易發生對流，抬升暖空氣，產生降水。

北方暴雨不被重視但短時強度很大

暴雨預報本身就有難度，而華北暴雨比南方暴雨預報的準確度更低。高守亭說，其中一個原因在于，華北下暴雨幾率小，區域性暴雨一年就一到兩次。相比之下，南方梅雨季動輒一個月，在這個背景下，預報員預報下雨的正確概率就要大得多。同時，長江流域梅雨形成有其規律可循：主要是西北和西南兩支氣流匯合，形成對流。華北處于冷暖空氣都比較活躍的交接面，每一次形成暴雨的天氣系統都不盡相同，天氣系統的變化性更大，不好預報。