被忽視的北方暴雨

杜瑋

7月24日，河南安陽市滑縣，衛(wèi)河長虹渠蓄滯洪區(qū)內(nèi)的道路已被洪水淹沒。圖/中新

7月20日傍晚，當(dāng)看到無數(shù)汽車漂在市區(qū)主干道的水面上，乘客被困于地鐵進水車廂發(fā)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(nèi)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(chuàng)下的1小時降雨198.5毫米的紀(jì)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(fā)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(yù)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(fā)布了5次級別最高的暴雨紅色預(yù)警。只不過，暴雨預(yù)報仍屬于世界性難題。目前的預(yù)報能力，只能預(yù)報局地強天氣可能出現(xiàn)的范圍，世界范圍內(nèi)暴雨預(yù)報準(zhǔn)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(yù)報的薄弱。

北方暴雨精準(zhǔn)預(yù)測之難

雖然鄭州氣象局發(fā)了5次“紅警”，但想要對暴雨更精準(zhǔn)的定點、定時、定量預(yù)報依然很困難。國家減災(zāi)委專家委員會委員、中國水利水電科學(xué)研究院防洪減災(zāi)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(yù)報大雨時，一開始?xì)庀蟛块T預(yù)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(guān)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(wù)中心氣象服務(wù)首席專家朱定真解釋說，雖然臺風(fēng)“煙花”當(dāng)時距離我國還有近一千公里，卻遠(yuǎn)程控制了河南暴雨。在“煙花”和副熱帶高壓的氣流引導(dǎo)下，大量的水氣通過偏東風(fēng)源源不斷從海上輸送到陸地，在河南集結(jié)成雨，再遇到太行山和伏牛山，在山前出現(xiàn)輻合抬升，地形導(dǎo)致降雨范圍集中，雨勢更強。大氣環(huán)流形勢穩(wěn)定，導(dǎo)致降雨持續(xù)時間長。

業(yè)內(nèi)一位不愿具名的權(quán)威人士對《中國新聞周刊》說，更關(guān)鍵的，要看中小尺度系統(tǒng)和天氣尺度系統(tǒng)之間如何相結(jié)合，怎樣互相作用產(chǎn)生更強中小尺度系統(tǒng)，這才是導(dǎo)致強降水的更根本原因。所謂尺度，就是指天氣系統(tǒng)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(tǒng)。

天氣與氣候?qū)W家、中國工程院院士丁一匯曾發(fā)文指出，中小尺度天氣系統(tǒng)由大尺度系統(tǒng)“孕育”，中小系統(tǒng)產(chǎn)生、壯大后，又反過來能對大尺度系統(tǒng)起到反饋作用，使得暴雨系統(tǒng)加強和延續(xù)。一次大暴雨的生命史是復(fù)雜的，數(shù)學(xué)上，這種不同天氣尺度系統(tǒng)相互作用是一種非線性問題，暴雨預(yù)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(fā)文解釋說，從常規(guī)高空觀測系統(tǒng)上看，目前它所提供的有關(guān)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?！斑@就好比用網(wǎng)捕魚，網(wǎng)眼太大，小尺度的天氣系統(tǒng)難免會成為漏網(wǎng)之魚”。

中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)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(tǒng)難以預(yù)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(chǎn)生影響，但在數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)中，對此難以準(zhǔn)確描述。目前世界范圍內(nèi)的天氣預(yù)報以數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)為主，再結(jié)合預(yù)報員自身經(jīng)驗，作出綜合判斷。所謂數(shù)值預(yù)報，就是以一定距離網(wǎng)格點為計算單位，將衛(wèi)星、雷達、自動站等各種觀測資料都匯入一套系統(tǒng)協(xié)調(diào)、同化，經(jīng)過一組設(shè)定好熱力學(xué)、動力學(xué)方程運算，得出預(yù)報結(jié)果。國內(nèi)采用的是自主研發(fā)的數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)GRAPES。

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

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(yù)報準(zhǔn)確率的關(guān)鍵因素是風(fēng)。當(dāng)下，世界范圍內(nèi)對于風(fēng)的形成和預(yù)報都缺少很好的理論研究?！坝捎陲L(fēng)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(jié)束時間也難以確定，導(dǎo)致了局地天氣預(yù)報很困難?！标P(guān)于暴雨天氣預(yù)報，最大兩個難點，一是雨的形成機理，二是風(fēng)場運動，都不過關(guān)。

高守亭說，華北暴雨往往呈現(xiàn)短時強降水的特點。其中一個很重要原因在于華北地區(qū)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(wěn)定，容易產(chǎn)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(qū)，但從氣象學(xué)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(yè)內(nèi)人士說，鄭州作為常住人口1260萬的超大城市，熱島效應(yīng)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(qū)集中的趨勢，比如上海就呈現(xiàn)“雨島”效應(yīng)。鄭州位于黃河南岸，河水的冷空氣和城市暖空氣也容易發(fā)生對流，抬升暖空氣，產(chǎn)生降水。

北方暴雨不被重視但短時強度很大

暴雨預(yù)報本身就有難度，而華北暴雨比南方暴雨預(yù)報的準(zhǔn)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(qū)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(yù)報員預(yù)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(guī)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(tǒng)都不盡相同，天氣系統(tǒng)的變化性更大，不好預(yù)報。