除降雨數(shù)據(jù)極端外，持續(xù)強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。人們對極端強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時至20日20時）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個國家站破歷史紀(jì)錄，占比達六分之一。“因為只有國家站有近70年的歷史記錄，嚴(yán)謹?shù)臍v史對比必須以國家站為準(zhǔn)，若考慮大量后建的區(qū)域自動站，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度大且范圍廣？國家氣候中心首席預(yù)報員陳麗娟分析說，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號和7號臺風(fēng)活動進一步加強了來自海洋的暖濕水汽，強降雨水汽來源充沛。同時副高和大陸高壓共同作用使得大氣環(huán)流形勢相對穩(wěn)定，進一步延長了河南等地強降雨的持續(xù)時間。
陳麗娟解釋，2020年秋季至2021年春季發(fā)生了一次中等強度的拉尼娜事件。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，春季多次受到強沙塵天氣影響，強對流天氣頻發(fā)，夏季以來北方多地出現(xiàn)強降水天氣過程。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對大氣環(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，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)流存在四個強高壓脊中心，分別在歐洲、俄羅斯遠東地區(qū)、北美西部和大西洋北部上空，對應(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“Ω”形高壓脊，強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，會進一步對全球環(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，阻擋北上的地中海氣旋系統(tǒng)，造成歐洲持續(xù)強降雨，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水汽的阻擋和抬升效應(yīng)等，使降水明顯增強。
專家認為，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，隨著氣候變暖，大氣層在飽和前可容納更多水汽，極端強降水發(fā)生的風(fēng)險增大。
暴雨預(yù)報難題如何解？
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小時總雨量達到或超過50毫米為標(biāo)準(zhǔn)。
本次強降雨過程中，鄭州氣象觀測站以201.9毫米的小時雨強突破了中國大陸小時降雨量歷史極值。“這樣的小時雨強在世界上都是相當(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，理清此次過程的機理還需進一步挖掘。
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、也是難點。
在我國，暴雨預(yù)報主要通過數(shù)值天氣預(yù)報模式產(chǎn)品結(jié)合預(yù)報員自身知識經(jīng)驗進行。研究發(fā)現(xiàn)，盡管有些極端暴雨出現(xiàn)時環(huán)流形勢整體穩(wěn)定、清晰，但其中還有中小尺度對流系統(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，當(dāng)前的數(shù)值預(yù)報模式很難將其準(zhǔn)確清晰地表達出來。
專家認為，攻關(guān)暴雨預(yù)報難題，最根本的途徑是加強對大氣變化的精密監(jiān)測和提高數(shù)值預(yù)報的精準(zhǔn)度。“數(shù)值預(yù)報是基礎(chǔ)，要在實踐中提煉出來科學(xué)問題，大膽創(chuàng)新。”中國工程院院士李澤椿說。
數(shù)值模式的改進不能一蹴而就，對暴雨發(fā)生發(fā)展機理也有待深入認識。羅亞麗告訴記者，她和團隊曾用兩年多時間才把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風(fēng)暴雨等。
但無論多難，暴雨預(yù)報仍是我國的“必答題”。中央氣象臺首席預(yù)報員陳濤認為，現(xiàn)階段專家型預(yù)報員需要具備敏銳的洞察力，從海量觀測和預(yù)報信息中分析關(guān)鍵影響系統(tǒng)及其與未來暴雨發(fā)生時間、地點和降水量的關(guān)聯(lián)，及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)預(yù)報偏差，凝練關(guān)鍵預(yù)報因子，借助各類現(xiàn)代化預(yù)報技術(shù)，最終形成對重大暴雨過程的正確預(yù)報意見。