暴雨預報難在哪其形成機制仍是全世界氣象領域難題

郭靜原

7月17日起，河南省出現了數日歷史罕見的極端強降雨，已有超過10個國家級氣象觀測站日雨量達到有氣象觀測記錄以來的歷史極值。從17日8時至22日13時，河南省中北部累計降雨量達200毫米至400毫米，其中鄭州、鶴壁、新鄉局部地區超過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，我國是一個多暴雨的國家。夏季風循其內在規律從海上來，為中國大部地區輸送充沛水汽，為強降水、強對流事件產生提供了充足“燃料”。當前，地球氣候正在經歷巨變，暴雨事件在全球大氣科學研究領域是熱點也是難點問題。面對來勢洶洶的暴雨，要詳盡研究其發生原因需要持久攻關。記者就此采訪了中國工程院院士李澤椿、中國氣象科學研究院研究員羅亞麗和中央氣象臺首席預報員陳濤，初探困擾全球氣象界的暴雨預報難題。

河南暴雨成因特殊

一場暴雨是復雜的，可以從不同角度和層面分析。在50毫米的標準中，暴雨是在24小時內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、安全生產等各方面造成的沖擊也不同;暴雨下在城市還是鄉村，也會導致迥然不同的后果。

陳濤介紹，7月17日起的河南強降雨過程累計雨量大、持續時間長、降水區域集中，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。

“這樣的小時雨強在世界上都是相當極端的。”得知河南暴雨情況，羅亞麗正在一個評審會上，而這個爆炸性新聞迅速成為在場科學家們的集中話題。她表示，盡管對預報員和氣象科研人員來說，形成此次暴雨的環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、伏牛山區特殊地形影響等，但想要厘清其中的機理顯然還需進一步挖掘。

此次河南極端暴雨與此前發生的其他地方極端強降雨事件還有不同：“高低緯度環流形勢配合，臺風‘煙花尚在洋面上、強度也不弱，水汽輸送能力很強，地形如同一個‘錨將上升氣流穩定住。”羅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，在水汽充足的情況下很可能加強降水，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，要有強烈的垂直上升運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。”時任中央氣象臺預報組組長的李澤椿回憶說，1975年8月5日至8日，“7503”號臺風穿越福建、江西、湖南后北上，經過湖北，在河南停滯徘徊，導致歷史上罕見的特大暴雨洪水——3天內，河南南部地區降下1631毫米的總雨量。

復雜程度超出想象

無論多難，暴雨預報都是“必答題”。“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、經濟社會發展、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，極端性暴雨天氣也頻頻出現。”李澤椿說。

“多年來，得益于日漸完善的氣象觀測系統、高分辨率數值模式預報系統的發展以及諸多先進科研成果的業務化應用，我國暴雨研究和預報不斷取得進步。”李澤椿指出，但在本質上，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、突發性和活動規律多變等特點，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。而要預報1小時超過200毫米這種極端的暴雨，更是難上加難。

我國預報暴雨的主要手段，是利用數值天氣預報模式產品并結合預報員自身的知識經驗。近年來，雖然數值天氣預報模式分辨率逐步提升，但通常來說，極端事件發生概率非常小。研究發現，盡管有些極端暴雨出現時環流形勢整體穩定、清晰，但這其中肯定還有中小尺度對流系統發生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命周期只有幾個小時，當前的數值預報模式很難將其準確清晰地表達出來。

持續攻關預報難題

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，我國科學家就開始研究暴雨，經過近百年發展，在暴雨理論、暴雨分析和預報方面取得重大進展。

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驗教訓，從全國層面加強對暴雨的研究，因此，暴雨研究也得以逐步從天氣尺度轉向中尺度，再后來暴雨預報由經驗定性向定量化方向轉變。

除了數值模式改進和研發客觀預報方法外，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。當然，他們不僅以業務人員的身份存在，同時也是科研人員。陳濤認為，現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鍵影響系統及其與未來暴雨發生時間、地點和降水量的關聯，及早發現天氣系統預報偏差，凝練關鍵預報因子，借助各類現代化預報技術，最終形成對重大暴雨過程的正確預報意見。面對暴雨這一科學難題，氣象業務科研部門從業者和大氣科學研究專家學者將密切配合，借科技創新發展東風，持續不斷地開展攻關。

這些年，李澤椿還很關心面向公眾和決策者的科普。防災減災離不開氣象，老百姓也離不開氣象。他希望，持續提高人民群眾的科學素養，強化決策者的防災減災意識和提升能力，更深入了解暴雨預報如何做出、難度在哪兒、風險多大，只有這樣，才能更好地利用氣象預報預警做好各項準備和安排。