新華社發(fā)
從1961年到2023年，我國(guó)平均每年要發(fā)生38次暴雨過(guò)程。從數(shù)據(jù)看，極端降水發(fā)生頻次和強(qiáng)度增加顯著，短歷時(shí)降水破紀(jì)錄事件趨頻。
越下越大的暴雨，造成的影響及其引發(fā)的內(nèi)澇、山洪、泥石流等次生災(zāi)害愈加明顯，不斷向政府和公眾提出新的應(yīng)對(duì)命題。氣候變化背景下，暴雨趨勢(shì)走向如何？技術(shù)不斷進(jìn)步，為何暴雨預(yù)報(bào)不能做到“百發(fā)百中”？
極端降水趨頻
我國(guó)是一個(gè)多暴雨的國(guó)家。雨帶在遼闊的地域從南向北推進(jìn)，造就了不同區(qū)域不同類型的暴雨——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(qiáng)度大、極值高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、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(qū)(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(qū)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。
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(guó)家氣候中心首席預(yù)報(bào)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(qū)，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(zāi)害，鄭州氣象觀測(cè)站以201.9毫米的小時(shí)降雨量突破我國(guó)大陸有記錄以來(lái)的歷史極值。去年夏天，受臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流影響，京津冀等地出現(xiàn)暴雨過(guò)程，多地受災(zāi)。
“全球變暖帶來(lái)的大氣含水量升高、城市熱島效應(yīng)加劇等，將增加城市極端暴雨的頻次和強(qiáng)度。”中國(guó)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(shù)量，但會(huì)增加其強(qiáng)度和隨之帶來(lái)的降雨。
可以說(shuō)，極端強(qiáng)降水發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增大，已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究走向我們將長(zhǎng)期面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。
難以精準(zhǔn)模擬
難以捉摸的落區(qū)、出人意料的降水量，常是暴雨致災(zāi)的重要原因。技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，暴雨仍無(wú)法被準(zhǔn)確預(yù)報(bào)在幾點(diǎn)幾分下、下在哪個(gè)區(qū)，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(fù)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(shù)值預(yù)報(bào)研究室主任周志敏，將暴雨數(shù)值預(yù)報(bào)模式過(guò)程比作解一個(gè)巨大的方程組。
“衛(wèi)星、雷達(dá)等各種探測(cè)數(shù)據(jù)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(duì)暴雨物理過(guò)程的認(rèn)知并不完整，因此方程組無(wú)法準(zhǔn)確描述這些自然現(xiàn)象及相互作用。
一方面方程組還不能完全準(zhǔn)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(shù)的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)大于方程數(shù)量，無(wú)法算出定解。另一方面，帶入這個(gè)方程組的未知數(shù)，即影響暴雨各因素的實(shí)際數(shù)值，也很難被準(zhǔn)確觀測(cè)。
“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(xì)節(jié)也是影響突發(fā)性、局地性暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的關(guān)鍵。
有著近20年預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)的武漢中心氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員鐘敏認(rèn)為，突發(fā)性、局地性、極端性暴雨仍是預(yù)報(bào)瓶頸。“數(shù)值預(yù)報(bào)模式還有優(yōu)化空間，實(shí)時(shí)觀測(cè)資料不充足也限制了短臨預(yù)報(bào)提前量的提升。”鐘敏說(shuō)。
事實(shí)上，在暴雨機(jī)理和預(yù)報(bào)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(dǎo)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)題開展研究。”萬(wàn)蓉說(shuō)。
向微觀深入
在位于湖北咸寧的中國(guó)氣象局長(zhǎng)江中游暴雨監(jiān)測(cè)野外科學(xué)試驗(yàn)基地，風(fēng)廓線雷達(dá)、激光雨滴譜儀、云高儀等設(shè)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(yàn)基地，更是分別在海拔211米、515米、985米、1050米布設(shè)多種氣象觀測(cè)設(shè)備，試圖為暴雨的形成演變描繪清晰畫像。
目前我國(guó)從地面、雷達(dá)、衛(wèi)星遙感和探空等多個(gè)維度開展暴雨觀測(cè)體系建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)氣象部門地面自動(dòng)站共計(jì)76245個(gè)，氣象衛(wèi)星9顆，新一代天氣雷達(dá)252部，X波段天氣雷達(dá)294部，風(fēng)廓線雷達(dá)225部，探空站120個(gè)。
觀測(cè)要素內(nèi)容和范圍精度的提升，讓一些此前的認(rèn)知盲區(qū)被揭開。
“觀測(cè)資料更精細(xì)后，我們發(fā)現(xiàn)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(qiáng)降雨中心。”武漢暴雨研究所研究員汪小康說(shuō)。
對(duì)暴雨預(yù)報(bào)這個(gè)世界級(jí)難題來(lái)說(shuō)，更精確的觀測(cè)、更深入的機(jī)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去研究分析。”萬(wàn)蓉說(shuō)。
專家表示，除提高預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確率外，應(yīng)對(duì)暴雨還需提高水利、防汛設(shè)施水平，推進(jìn)韌性城市建設(shè)，全面提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力。
