除降雨數(shù)據(jù)極端外，持續(xù)強(qiáng)降雨給各地帶來的內(nèi)澇、洪水并沒有隨著降雨結(jié)束而消失。人們對(duì)極端強(qiáng)降雨與氣候變化的關(guān)聯(lián)眾說紛紜，今年氣候背景是否異常？我國暴雨多發(fā)，但存在的預(yù)報(bào)難題該如何解？
7月22日，在阜外華中心血管病醫(yī)院門診部，救援人員在積水的大廳內(nèi)駕駛舟艇轉(zhuǎn)移病患。（新華社記者 姚竣譯 攝）
北方雨水為何多了起來？
這輪強(qiáng)降雨的極端性不僅體現(xiàn)在系列破紀(jì)錄數(shù)據(jù)上，其破紀(jì)錄的幅度和范圍也十分罕見。數(shù)據(jù)顯示，20日鄭州日雨量（19日20時(shí)至20日20時(shí)）為552.5毫米，將原紀(jì)錄189.4毫米提高到近3倍。
“即便在我國最多雨的華南地區(qū)，日雨量能上500毫米的也是鳳毛麟角。”張濤說，本次過程河南有20個(gè)國家站破歷史紀(jì)錄，占比達(dá)六分之一。“因?yàn)橹挥袊艺居薪?0年的歷史記錄，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臍v史對(duì)比必須以國家站為準(zhǔn)，若考慮大量后建的區(qū)域自動(dòng)站，數(shù)據(jù)將更加不可思議。”
今年入汛以來北方降雨為什么強(qiáng)度大且范圍廣？國家氣候中心首席預(yù)報(bào)員陳麗娟分析說，這與東北冷渦活躍和西太平洋副熱帶高壓偏北有密切關(guān)系。春末夏初，東北冷渦活躍，導(dǎo)致6月份東北降水異常偏多。
這是7月24日在河南省新鄉(xiāng)市鳳泉區(qū)大塊鎮(zhèn)拍攝的救援場面。（新華社記者 郝源 攝）
“7月中旬西太平洋副高西伸北抬，西邊界到我國華北東部和黃淮東部地區(qū)，而河南處于副高西邊緣。”陳麗娟說，一方面副高南側(cè)引導(dǎo)西北太平洋水汽向河南等地輸送，另一方面6號(hào)和7號(hào)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)了來自海洋的暖濕水汽，強(qiáng)降雨水汽來源充沛。同時(shí)副高和大陸高壓共同作用使得大氣環(huán)流形勢相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)一步延長了河南等地強(qiáng)降雨的持續(xù)時(shí)間。
陳麗娟解釋，2020年秋季至2021年春季發(fā)生了一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件。一般拉尼娜事件衰減年的夏季，有利于西太平洋副高偏北，引導(dǎo)更多水汽輸送到我國北方地區(qū)，從而有利于北方降水較常年偏多。
與去年同期以長江干流為中心的南方大部降水偏多不同，今年6月以來，我國降水偏多區(qū)域主要在長江以北地區(qū)。其中黑龍江西部、內(nèi)蒙古中部和東部局部、遼寧南部、京津冀大部、河南大部、四川東部等地降水偏多50%以上，河南北部偏多2倍以上。
這是7月27日傍晚北京市石景山區(qū)積水情況。
今年氣候異常在哪？
今年我國冬春季氣候均出現(xiàn)異常。冬季前冷后暖，春季多次受到強(qiáng)沙塵天氣影響，強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)，夏季以來北方多地出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣過程。專家表示，極端天氣氣候事件不斷涌現(xiàn)，是多時(shí)間尺度氣候異常因素共同作用的結(jié)果。
根據(jù)國家氣候中心對(duì)全球氣候系統(tǒng)的監(jiān)測和診斷分析，全球主要大洋的海溫異常、陸面熱力異常是造成年際氣候異常的重要外強(qiáng)迫因素，如拉尼娜事件、熱帶印度洋海溫偏暖、北極海冰明顯減少、青藏高原冬春季積雪明顯偏少等都會(huì)對(duì)大氣環(huán)流的演變產(chǎn)生顯著影響。而今年北半球西風(fēng)帶環(huán)流異常和副熱帶環(huán)流異常的協(xié)同作用是造成全球氣候異常的直接原因。
處于中緯度的西風(fēng)帶環(huán)流因有槽脊波動(dòng)，是造成極端天氣氣候事件發(fā)生的重要條件。“今年西風(fēng)帶槽脊的南北跨度異常大。6月下旬以來，北半球西風(fēng)帶環(huán)流存在四個(gè)強(qiáng)高壓脊中心，分別在歐洲、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)、北美西部和大西洋北部上空，對(duì)應(yīng)區(qū)域均出現(xiàn)高溫?zé)崂颂鞖狻?rdquo;陳麗娟說。
尤其在北美西部，西風(fēng)帶環(huán)流的高壓中心與向北延伸的東太平洋副熱帶高壓結(jié)合，形成了一個(gè)“Ω”形高壓脊，強(qiáng)大的暖高壓像鍋蓋一樣將熱空氣籠罩在下方。6月1日至7月20日，北美西部、歐洲大部和俄羅斯東部平均氣溫較常年同期普遍偏高2攝氏度以上，局地偏高4攝氏度以上。
“氣溫異常偏高不僅對(duì)人體健康、公共設(shè)施等方面造成影響，高緯度地區(qū)的多年凍土發(fā)生融化，會(huì)進(jìn)一步對(duì)全球環(huán)境造成影響。”陳麗娟說。
7月中旬，西風(fēng)帶高壓脊持續(xù)偏強(qiáng)，阻擋北上的地中海氣旋系統(tǒng)，造成歐洲持續(xù)強(qiáng)降雨，引發(fā)洪澇災(zāi)害，導(dǎo)致德國等地人員傷亡。
這是7月16日在德國西部城市杜塞爾多夫拍攝的水位上漲的萊茵河。新華社發(fā)（唐穎攝）
此外，地形也加重了氣候異常影響程度——北美洛基山脈的焚風(fēng)效應(yīng)加劇氣溫升高，歐洲阿爾卑斯山和丘陵地形、以及我國河南西部的太行山和伏牛山等特殊地形對(duì)水汽的阻擋和抬升效應(yīng)等，使降水明顯增強(qiáng)。
專家認(rèn)為，氣候變暖加劇了氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定，這是造成極端天氣氣候事件頻發(fā)的重要背景。大量研究證實(shí)，隨著氣候變暖，大氣層在飽和前可容納更多水汽，極端強(qiáng)降水發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增大。
暴雨預(yù)報(bào)難題如何解？
暴雨洪澇是我國最常見、最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。氣象界關(guān)于暴雨的劃定以24小時(shí)總雨量達(dá)到或超過50毫米為標(biāo)準(zhǔn)。
本次強(qiáng)降雨過程中，鄭州氣象觀測站以201.9毫米的小時(shí)雨強(qiáng)突破了中國大陸小時(shí)降雨量歷史極值。“這樣的小時(shí)雨強(qiáng)在世界上都是相當(dāng)極端的。”中國氣象科學(xué)研究院研究員羅亞麗說，想更深入地了解具體影響因素，理清此次過程的機(jī)理還需進(jìn)一步挖掘。
專家指出，暴雨事件是多尺度天氣系統(tǒng)和宏微觀物理過程相互作用的結(jié)果，在全球大氣科學(xué)研究領(lǐng)域是熱點(diǎn)、也是難點(diǎn)。
在我國，暴雨預(yù)報(bào)主要通過數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品結(jié)合預(yù)報(bào)員自身知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，盡管有些極端暴雨出現(xiàn)時(shí)環(huán)流形勢整體穩(wěn)定、清晰，但其中還有中小尺度對(duì)流系統(tǒng)在發(fā)生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命周期只有幾小時(shí)，當(dāng)前的數(shù)值預(yù)報(bào)模式很難將其準(zhǔn)確清晰地表達(dá)出來。
專家認(rèn)為，攻關(guān)暴雨預(yù)報(bào)難題，最根本的途徑是加強(qiáng)對(duì)大氣變化的精密監(jiān)測和提高數(shù)值預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度。“數(shù)值預(yù)報(bào)是基礎(chǔ)，要在實(shí)踐中提煉出來科學(xué)問題，大膽創(chuàng)新。”中國工程院院士李澤椿說。
數(shù)值模式的改進(jìn)不能一蹴而就，對(duì)暴雨發(fā)生發(fā)展機(jī)理也有待深入認(rèn)識(shí)。羅亞麗告訴記者，她和團(tuán)隊(duì)曾用兩年多時(shí)間才把2017年廣州“5·7”暴雨這一案例研究得比較明白。
“我國暴雨多發(fā)，卻很難以一套既定的模板‘套用’每一次極端事件。”羅亞麗說，我國地域遼闊，不同區(qū)域常出現(xiàn)不同類型的暴雨，如華南前汛期暴雨、江淮流域梅雨鋒暴雨、西南低渦暴雨、華北低槽和低渦暴雨、東北冷渦暴雨以及沿海臺(tái)風(fēng)暴雨等。
但無論多難，暴雨預(yù)報(bào)仍是我國的“必答題”。中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員陳濤認(rèn)為，現(xiàn)階段專家型預(yù)報(bào)員需要具備敏銳的洞察力，從海量觀測和預(yù)報(bào)信息中分析關(guān)鍵影響系統(tǒng)及其與未來暴雨發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和降水量的關(guān)聯(lián)，及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)預(yù)報(bào)偏差，凝練關(guān)鍵預(yù)報(bào)因子，借助各類現(xiàn)代化預(yù)報(bào)技術(shù)，最終形成對(duì)重大暴雨過程的正確預(yù)報(bào)意見。