越來(lái)越猛烈的暴雨 為何難以被準確預報？
近年來(lái)，暴雨這個(gè)關(guān)鍵詞越來(lái)越頻繁地出現在熱搜上，也切實(shí)發(fā)生在我們的生活中。
從 1961 年到 2023 年，我國平均每年要發(fā)生 38 次暴雨過(guò)程。從數據看，極端降水發(fā)生頻次和強度增加顯著(zhù)，短歷時(shí)降水破紀錄事件趨頻。
越下越大的暴雨，造成的影響及其引發(fā)的內澇、山洪、泥石流等次生災害愈加明顯，不斷向政府和公眾提出新的應對命題。氣候變化背景下，暴雨趨勢走向如何？技術(shù)不斷進(jìn)步，為何暴雨預報不能做到“百發(fā)百中”？
極端降水趨頻
我國是一個(gè)多暴雨的國家。雨帶在遼闊的地域從南向北推進(jìn)，造就了不同區域不同類(lèi)型的暴雨——華南前汛期暴雨、江淮流域梅雨鋒暴雨、華北低槽和低渦暴雨……主要集中在 5 至 8 月汛期的暴雨，強度大、極值高、持續時(shí)間長(cháng)、范圍廣。
今年華南前汛期暴雨接連不斷，截至 5 月中旬，華南地區（福建、廣東、廣西、海南）降水為 1961 年以來(lái)同期最多。今年發(fā)生的前 12 次區域暴雨過(guò)程， 11 次都下在了南方，明顯多于常年同期的 7.4 次。
5月8日，廣西南寧遭受強降雨，市民在街頭騎行。新華社記者 周華 攝
與此同時(shí)，暴雨這個(gè)刻板印象中的南方“特產(chǎn)”，在北方似乎也越來(lái)越常見(jiàn)。
國家氣候中心首席預報員鄭志海說(shuō)，近年來(lái)，東北、華北等地夏季降水處于偏多的年代際背景下，尤其是華北地區， 2016 年以來(lái)有 7 年降水偏多。
其中一些極端事件，更讓人印象深刻。2021 年 7 月河南發(fā)生特大暴雨災害，鄭州氣象觀(guān)測站以 201.9 毫米的小時(shí)降雨量突破我國大陸有記錄以來(lái)的歷史極值。去年夏天，受臺風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流影響，京津冀等地出現暴雨過(guò)程，多地受災。
“全球變暖帶來(lái)的大氣含水量升高、城市熱島效應加劇等，將增加城市極端暴雨的頻次和強度。”中國氣象局武漢暴雨研究所總工程師萬(wàn)蓉說(shuō)，雖然變暖會(huì )減少熱帶氣旋數量，但會(huì )增加其強度和隨之帶來(lái)的降雨。
可以說(shuō)，極端強降水發(fā)生的風(fēng)險增大，已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究走向我們將長(cháng)期面對的現實(shí)。
難以精準模擬
難以捉摸的落區、出人意料的降水量，常是暴雨致災的重要原因。技術(shù)發(fā)達的今天，暴雨仍無(wú)法被準確預報在幾點(diǎn)幾分下、下在哪個(gè)區，讓許多公眾感到難以理解。
影響暴雨發(fā)生發(fā)展的因素繁多且復雜，風(fēng)云變幻的過(guò)程和影響很難被精確量化。從事暴雨研究多年的武漢暴雨研究所暴雨數值預報研究室主任周志敏，將暴雨數值預報模式過(guò)程比作解一個(gè)巨大的方程組。
“衛星、雷達等各種探測數據進(jìn)行同化后，進(jìn)入方程組得到一個(gè)初始解，然后不斷迭代。”周志敏說(shuō)，由于目前對暴雨物理過(guò)程的認知并不完整，因此方程組無(wú)法準確描述這些自然現象及相互作用。
一方面方程組還不能完全準確反映暴雨發(fā)生發(fā)展的實(shí)際過(guò)程，且在這個(gè)龐大的方程組里，未知數的個(gè)數遠大于方程數量，無(wú)法算出定解。另一方面，帶入這個(gè)方程組的未知數，即影響暴雨各因素的實(shí)際數值，也很難被準確觀(guān)測。
“沿海和梅雨鋒暴雨的雨滴形狀其實(shí)不同，沿海小雨滴多，梅雨鋒雨滴直徑要大一些，但在模式里看不出這些差異。”周志敏說(shuō)，這些細節也是影響突發(fā)性、局地性暴雨預報準確率的關(guān)鍵。
有著(zhù)近 20 年預報業(yè)務(wù)經(jīng)驗的武漢中心氣象臺首席預報員鐘敏認為，突發(fā)性、局地性、極端性暴雨仍是預報瓶頸。“數值預報模式還有優(yōu)化空間，實(shí)時(shí)觀(guān)測資料不充足也限制了短臨預報提前量的提升。”鐘敏說(shuō)。
事實(shí)上，在暴雨機理和預報的研究上，科學(xué)家們一直在回答是什么、為什么、怎么辦的問(wèn)題。“暴雨發(fā)生時(shí)的真實(shí)狀態(tài)是什么？什么原因、哪些因素在起主導作用？后面它會(huì )怎樣發(fā)展？我們一直在圍繞這三個(gè)問(wèn)題開(kāi)展研究。”萬(wàn)蓉說(shuō)。
向微觀(guān)深入
在位于湖北咸寧的中國氣象局長(cháng)江中游暴雨監測野外科學(xué)試驗基地，風(fēng)廓線(xiàn)雷達、激光雨滴譜儀、云高儀等設備實(shí)時(shí)捕捉不同高度大氣狀態(tài)風(fēng)的物理參量、雨滴形狀、云底高度等。約 300 公里外的大洪山試驗基地，更是分別在海拔 211 米、515 米、985 米、1050 米布設多種氣象觀(guān)測設備，試圖為暴雨的形成演變描繪清晰畫(huà)像。
目前我國從地面、雷達、衛星遙感和探空等多個(gè)維度開(kāi)展暴雨觀(guān)測體系建設。據統計，全國氣象部門(mén)地面自動(dòng)站共計 76245 個(gè)，氣象衛星 9 顆，新一代天氣雷達 252 部， X 波段天氣雷達 294 部，風(fēng)廓線(xiàn)雷達 225 部，探空站 120 個(gè)。
觀(guān)測要素內容和范圍精度的提升，讓一些此前的認知盲區被揭開(kāi)。
“觀(guān)測資料更精細后，我們發(fā)現在一公里以下有一支低空急流，尺度在幾十到一兩百公里之間，其出口處通常就是強降雨中心。”武漢暴雨研究所研究員汪小康說(shuō)。
對暴雨預報這個(gè)世界級難題來(lái)說(shuō)，更精確的觀(guān)測、更深入的機理研究一直是學(xué)界和業(yè)界共同面臨的難點(diǎn)和努力方向。
“暴雨的環(huán)境場(chǎng)怎么配置、動(dòng)力場(chǎng)和熱力場(chǎng)是怎樣的、水汽條件和地形特征如何等，它們相互影響從而產(chǎn)生不確定性，所以我們需要深入到微觀(guān)去研究分析。”萬(wàn)蓉說(shuō)。
專(zhuān)家表示，除提高預報預警準確率外，應對暴雨還需提高水利、防汛設施水平，推進(jìn)韌性城市建設，全面提升防災減災救災能力。
來(lái)源｜新華網(wǎng)