复杂的暴雨预报难题如何破解

复杂的暴雨预报难题如何破解

7月17日以来，河南省出现了历史罕见的极端强降雨。从17日8时至22日13时，该省中北部累计降雨量达200毫米至400毫米，其中郑州、鹤壁、新乡局地超过900毫米，已有超过10个国家级气象观测站日雨量达到有气象观测记录以来的历史极值。

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问题。无论对此次河南特大暴雨过程，还是中国其他地区的极端性暴雨天气，要详尽研究其发生原因都需要持久攻关。

又一次特殊的河南暴雨

郑州国家基本气象站7月20日16时到17时的降水量，几乎占郑州常年总雨量（640.8毫米）的三分之一。这样极端的降雨，危害性极大，出现城镇内涝等气象次生灾害几乎不可避免。

“这样的小时雨强在世界上都是相当极端的。”得知河南暴雨情况时，中国气象科学研究院研究员罗亚丽正在一个评审会上，这个爆炸性新闻随即成为在场科学家们的话题。

尽管对预报员和气象科研人员来说，此次暴雨的环流形势大体是清晰的：西太平洋副热带高压和大陆高压分别稳定维持，尚处在洋面上的台风“烟花”在向我国靠近的过程中输送丰沛水汽，加之太行山区、伏牛山区特殊地形影响等。但究竟为何这次这次暴雨这么极端，还需要更深入的了解。

一场暴雨是复杂的，可以从不同角度和层面分析。此次河南极端暴雨与之前几个典型的华南暴雨不同。

“高低纬度环流形势配合，台风‘烟花’尚在洋面上、强度也不弱，水汽输送能力很强，地形如同一个‘锚’一样将上升气流稳定住。”罗亚丽还注意到郑州这座大城市下垫面的特殊性，“城市是一种相对新的下垫面类型，使得地面热力作用更强，在水汽充足的情况下很可能加强降水，也使得渗水能力降低，对于极端降水更加脆弱。”

极端暴雨发生概率小、预报难

“从天气角度来讲，特大暴雨不仅要有非常充沛的水汽，要有强烈的垂直上升运动把水汽变成大水滴降落下来，还要有周围多种天气条件与之配合。”中国工程院院士李泽椿说。

无论多难，暴雨预报都是我国分量最重的“必答题”之一。我国预报暴雨的主要手段，是利用数值天气预报模式产品并结合预报员自身的知识经验。

“多年来，得益于日渐完善的气象观测系统、高分辨率数值模式预报系统的发展以及诸多先进科研成果的业务化应用，我国暴雨研究和预报不断取得进步。”李泽椿指出，本质上大气运动的混沌性决定了天气预报必然会有一定程度的误差，同时暴雨因其局地性、突发性和活动规律多变等特点，其形成机制迄今尚未被研究透彻，依然是全世界气象领域的一道难题。要预报1小时超过200毫米的这种极端暴雨，是难上加难。

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，极端事件发生的概率非常小。研究发现，尽管有些极端暴雨出现时环流形势整体稳定、清晰，但其中，中小尺度对流系统也在发生作用，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。

暴雨预报难题待解

暴雨研究和预报，一直是我国气象工作者的主攻对象之一。早在20世纪初期，我国科学家就开始研究暴雨，经过近百年发展，在暴雨理论、暴雨分析和预报方面取得了一系列进展。暴雨研究也得以逐步从天气尺度转向中尺度，暴雨预报也由经验定性向定量化方向转变。

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和提高数值预报的精准度。“数值预报是基础，要在实践中提炼出来科学问题，大胆创新。”李泽椿重申自己对暴雨预报的态度：“我们做预报追求的是三个方面，一是准确，二是及时，三是应用好预报，这就是为人民服务，这就是把论文写在大地上。”

数值模式的改进不是一蹴而就，面临着对暴雨发生、发展机理进行深入认识等诸多问题。罗亚丽认为，改进模式并非一味地提高分辨率。“分辨率越高，对地形等的刻画越精细，对数值模式的算法要求就越高，如果不对算法做调整，模式运行可能就‘崩’了。”她提到，对流可分辨尺度集合预报正在成为新一代数值预报系统的重要部分。

除了对数值模式进行改进和研发客观预报方法之外，暴雨预报能力精准提升和服务精细的另一个焦点，是气象预报员。

中央气象台首席预报员陈涛认为，现阶段专家型预报员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，凝练关键预报因子，借助各类现代化预报技术，形成对重大暴雨过程的正确预报意见。