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北方雨水为何多起来了?极端天气为何频现?
编辑:刘强 来源:新华社、中国青年报 发布时间:2021-07-28 07:41:34

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7月22日,在阜外华中心血管病医院门诊部,救援人员在积水的大厅内驾驶舟艇转移病患。 (新华社发)


  7月17日在河南开始的一轮强降雨在短短几天内打破多项降雨纪录。中央气象台首席预报员张涛在接受采访时表示:“找不到比‘史上罕见的极端特大暴雨’更合适的形容了。”
  除降雨数据极端外,持续强降雨给各地带来的内涝、洪水并没有随着降雨结束而消失。人们对极端强降雨与气候变化的关联众说纷纭,今年气候背景是否异常?我国暴雨多发,但存在的预报难题该如何解?
A
北方雨水为何多了起来?

  这轮强降雨的极端性不仅体现在系列破纪录数据上,其破纪录的幅度和范围也十分罕见。数据显示,20日郑州日雨量(19日20时至20日20时)为552.5毫米,将原纪录189.4毫米提高到近3倍。“即便在我国最多雨的华南地区,日雨量能上500毫米的也是凤毛麟角。”张涛说,本次过程河南有20个国家站破历史纪录,占比达六分之一。“因为只有国家站有近70年的历史记录,严谨的历史对比必须以国家站为准,若考虑大量后建的区域自动站,数据将更加不可思议。”
  今年入汛以来北方降雨为什么强度大且范围广?国家气候中心首席预报员陈丽娟分析说,这与东北冷涡活跃和西太平洋副热带高压偏北有密切关系。春末夏初,东北冷涡活跃,导致6月份东北降水异常偏多。“7月中旬西太平洋副高西伸北抬,西边界到我国华北东部和黄淮东部地区,而河南处于副高西边缘。”陈丽娟说,一方面副高南侧引导西北太平洋水汽向河南等地输送,另一方面6号和7号台风活动进一步加强了来自海洋的暖湿水汽,强降雨水汽来源充沛。同时副高和大陆高压共同作用使得大气环流形势相对稳定,进一步延长了河南等地强降雨的持续时间。
  陈丽娟解释,2020年秋季至2021年春季发生了一次中等强度的拉尼娜事件。一般拉尼娜事件衰减年的夏季,有利于西太平洋副高偏北,引导更多水汽输送到我国北方地区,从而有利于北方降水较常年偏多。
  与去年同期以长江干流为中心的南方大部降水偏多不同,今年6月以来,我国降水偏多区域主要在长江以北地区。其中黑龙江西部、内蒙古中部和东部局部、辽宁南部、京津冀大部、河南大部、四川东部等地降水偏多50%以上,河南北部偏多2倍以上。
B
今年气候异常在哪?

  今年我国冬春季气候均出现异常。冬季前冷后暖,春季多次受到强沙尘天气影响,强对流天气频发,夏季以来北方多地出现强降水天气过程。专家表示,极端天气气候事件不断涌现,是多时间尺度气候异常因素共同作用的结果。
  根据国家气候中心对全球气候系统的监测和诊断分析,全球主要大洋的海温异常、陆面热力异常是造成年际气候异常的重要外强迫因素,如拉尼娜事件、热带印度洋海温偏暖、北极海冰明显减少、青藏高原冬春季积雪明显偏少等都会对大气环流的演变产生显著影响。而今年北半球西风带环流异常和副热带环流异常的协同作用是造成全球气候异常的直接原因。
  处于中纬度的西风带环流因有槽脊波动,是造成极端天气气候事件发生的重要条件。“今年西风带槽脊的南北跨度异常大。6月下旬以来,北半球西风带环流存在四个强高压脊中心,分别在欧洲、俄罗斯远东地区、北美西部和大西洋北部上空,对应区域均出现高温热浪天气。”陈丽娟说。
  尤其在北美西部,西风带环流的高压中心与向北延伸的东太平洋副热带高压结合,形成了一个“Ω”形高压脊,强大的暖高压像锅盖一样将热空气笼罩在下方。6月1日至7月20日,北美西部、欧洲大部和俄罗斯东部平均气温较常年同期普遍偏高2摄氏度以上,局地偏高4摄氏度以上。
  “气温异常偏高不仅对人体健康、公共设施等方面造成影响,高纬度地区的多年冻土发生融化,会进一步对全球环境造成影响。”陈丽娟说。
  7月中旬,西风带高压脊持续偏强,阻挡北上的地中海气旋系统,造成欧洲持续强降雨,引发洪涝灾害,导致德国等地人员伤亡。
  此外,地形也加重了气候异常影响程度——北美洛基山脉的焚风效应加剧气温升高,欧洲阿尔卑斯山和丘陵地形以及我国河南西部的太行山和伏牛山等特殊地形对水汽的阻挡和抬升效应等,使降水明显增强。
  专家认为,气候变暖加剧了气候系统的不稳定,这是造成极端天气气候事件频发的重要背景。大量研究证实,随着气候变暖,大气层在饱和前可容纳更多水汽,极端强降水发生的风险增大。
C
极端暴雨预报是全世界一道难题

  暴雨洪涝是我国最常见、最严重的自然灾害之一。气象界关于暴雨的划定以24小时总雨量达到或超过50毫米为标准。
  本次强降雨过程中,郑州气象观测站以201.9毫米的小时雨强突破了中国大陆小时降雨量历史极值。“这样的小时雨强在世界上都是相当极端的。”中国气象科学研究院研究员罗亚丽说,想更深入地了解具体影响因素,理清此次过程的机理还需进一步挖掘。
  专家指出,暴雨事件是多尺度天气系统和宏微观物理过程相互作用的结果,在全球大气科学研究领域是热点、也是难点。
  暴雨类型的不同,也加剧了预报的难度。“我国暴雨多发,却很难以一套既定的模板‘套用’每一次极端事件,正所谓一种螺丝配一把扳手。”罗亚丽说。
  据她介绍,我国不同区域常出现不同类型的暴雨,如华南前汛期暴雨、江淮流域梅雨锋暴雨、西南低涡暴雨、华北低槽和低涡暴雨、东北冷涡暴雨以及沿海台风暴雨等。暴雨频发的地点,与夏季风主雨带的位置,以及维持时间密切相关。“如果与相同气候区中的其他国家相比,我国暴雨强度很大,不同时间长度的暴雨极值均很高。”罗亚丽说,在今年郑州站出现极值之前,1小时降水极值是1975年“75·8”暴雨中河南林庄的198.3毫米,24小时降水极值为1963年9月10日台湾地区的1248毫米。这些数值在世界上都是“数得着的”。
  中国工程院院士李泽椿介绍,我国预报暴雨的主要手段,是利用数值天气预报模式产品,同时结合预报员自身的知识经验。近年来,虽然数值天气预报模式分辨率逐步提升,但通常来说,极端事件发生概率非常小。
  他告诉记者,尽管有些极端暴雨出现时,环流形势整体稳定、清晰,但这其中还有中小尺度对流系统在发生作用,其尺度可能只有一两百公里、生命周期只有几个小时,当前的数值预报模式,很难将其“准确清晰地表达”出来。
  中央气象台强天气预报中心副主任蓝渝曾比喻道:这就好比用网捕鱼,网眼太大,小尺度的天气系统难免会成为漏网之鱼。
  李泽椿说,攻关暴雨预报难题,最根本的途径就是加强对大气变化的精密监测,提高数值预报的精准度。
  他同时提到,数值模式的改进既不能一蹴而就,对暴雨预报能力精准提升和服务精细的另一个焦点,放在了像陈涛这样长期“钉”在值班室的预报员身上。
  陈涛认为,需要对暴雨形成过程具备敏锐深邃的洞察力,从海量观测和预报信息中分析预报关键影响系统,以及其与未来暴雨发生时间、地点和降水量的关联,及早发现天气系统预报偏差,等等,才能最终形成对重大暴雨过程的预报意见。
  李泽椿还很关心面向公众和决策者的科普,防灾减灾离不开气象,老百姓也离不开气象。“希望强化决策者的防灾减灾意识和提升能力,更深入了解暴雨预报如何作出、难度在哪儿、风险多大,更好地利用气象预报预警做好各项准备和安排。”李泽椿说。
综合新华社、中国青年报 

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