暴雨預(yù)報，為何不能做到“百發(fā)百中”？

越來越猛烈的暴雨 為何難以被準(zhǔn)確預(yù)報？

近年來，暴雨這個關(guān)鍵詞越來越頻繁地出現(xiàn)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(yù)報不能做到“百發(fā)百中”？

極端降水趨頻

我國是一個多暴雨的國家。雨帶在遼闊的地域從南向北推進(jìn)，造就了不同區(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)時間長、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 年以來同期最多。今年發(fā)生的前 12 次區(qū)域暴雨過程， 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(qiáng)降雨，市民在街頭騎行。新華社記者 周華 攝

與此同時，暴雨這個刻板印象中的南方“特產(chǎn)”，在北方似乎也越來越常見。

國家氣候中心首席預(yù)報員鄭志海說，近年來，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，鄭州氣象觀測站以 201.9 毫米的小時降雨量突破我國大陸有記錄以來的歷史極值。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(xiàn)暴雨過程，多地受災(zāi)。

“全球變暖帶來的大氣含水量升高、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?！敝袊鴼庀缶治錆h暴雨研究所總工程師萬蓉說，雖然變暖會減少熱帶氣旋數(shù)量，但會增加其強(qiáng)度和隨之帶來的降雨。

可以說，極端強(qiáng)降水發(fā)生的風(fēng)險增大，已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究走向我們將長期面對的現(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，暴雨仍無法被準(zhǔn)確預(yù)報在幾點(diǎn)幾分下、下在哪個區(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)報研究室主任周志敏，將暴雨數(shù)值預(yù)報模式過程比作解一個巨大的方程組。

“衛(wèi)星、雷達(dá)等各種探測數(shù)據(jù)進(jìn)行同化后，進(jìn)入方程組得到一個初始解，然后不斷迭代?！敝苤久粽f，由于目前對暴雨物理過程的認(rèn)知并不完整，因此方程組無法準(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)際過程，且在這個龐大的方程組里，未知數(shù)的個數(shù)遠(yuǎn)大于方程數(shù)量，無法算出定解。另一方面，帶入這個方程組的未知數(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。

“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?！敝苤久粽f，這些細(xì)節(jié)也是影響突發(fā)性、局地性暴雨預(yù)報準(zhǔn)確率的關(guān)鍵。

這是位于湖北咸寧的中國氣象局長江中游暴雨監(jiān)測野外科學(xué)試驗(yàn)基地布設(shè)的雷達(dá)。新華社記者 黃垚 攝

有著近 20 年預(yù)報業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)的武漢中心氣象臺首席預(yù)報員鐘敏認(rèn)為，突發(fā)性、局地性、極端性暴雨仍是預(yù)報瓶頸?！皵?shù)值預(yù)報模式還有優(yōu)化空間，實(shí)時觀測資料不充足也限制了短臨預(yù)報提前量的提升?！辩娒粽f。

事實(shí)上，在暴雨機(jī)理和預(yù)報的研究上，科學(xué)家們一直在回答是什么、為什么、怎么辦的問題。“暴雨發(fā)生時的真實(shí)狀態(tài)是什么？什么原因、哪些因素在起主導(dǎo)作用？后面它會怎樣發(fā)展？我們一直在圍繞這三個問題開展研究?！比f蓉說。

向微觀深入

在位于湖北咸寧的中國氣象局長江中游暴雨監(jiān)測野外科學(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)多種氣象觀測設(shè)備，試圖為暴雨的形成演變描繪清晰畫像。

目前我國從地面、雷達(dá)、衛(wèi)星遙感和探空等多個維度開展暴雨觀測體系建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國氣象部門地面自動站共計(jì) 76245 個，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。

這是位于湖北隨州的大洪山試驗(yàn)基地布設(shè)的微波輻射計(jì)。新華社記者 黃垚 攝

觀測要素內(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?！蔽錆h暴雨研究所研究員汪小康說。

對暴雨預(yù)報這個世界級難題來說，更精確的觀測、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)境場怎么配置、動力場和熱力場是怎樣的、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?！比f蓉說。

專家表示，除提高預(yù)報預(yù)警準(zhǔn)確率外，應(yīng)對暴雨還需提高水利、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。

策劃制作

來源｜新華網(wǎng)

責(zé)編丨楊雅萍

審校丨徐來 林林