本文由天氣動力和數(shù)值預(yù)報(bào)資深專家、中國工程院李澤椿院士領(lǐng)銜的國家氣象中心團(tuán)隊(duì)，對數(shù)十年來大量氣象材料進(jìn)行深入分析而成。文章指出，我國是受暴雨災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國家之一，文章有刪節(jié)。
◎ 作者 l 李澤椿、諶蕓、張芳華、孫軍、王月冬、符嬌蘭、于超
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7月20日，河南鄭州等多地降雨量突破歷史極值，甚至達(dá)到“千年一遇”水平，災(zāi)害之嚴(yán)重，令全國人民揪心。其實(shí)中原大地，飽經(jīng)滄桑，歷史上發(fā)生在河南地區(qū)的水患不計(jì)其數(shù)。1975年8月，河南地區(qū)即創(chuàng)下6小時(shí)降雨量830mm的世界極值。自"75·8"暴雨之后，我國不斷完善氣象觀測系統(tǒng)與觀測能力，但暴雨危害仍在持續(xù)增加。近10年來，暴雨對國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的影響與日俱增，暴雨災(zāi)害在和平時(shí)期是對國家安全的重大威脅。盡管我國在暴雨預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)、能力提升等方面取得長足進(jìn)步，但仍有不可忽視的短板。? 一是暴雨機(jī)理研究不足，我們對宏觀氣象系統(tǒng)的認(rèn)識有了質(zhì)的提升，但對局地地形、氣候背景等對暴雨災(zāi)害的影響認(rèn)識不足；? 二是氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)手段與人才培養(yǎng)仍有進(jìn)步空間；? 三是氣象預(yù)報(bào)對新技術(shù)的運(yùn)用不足，平臺資料的匯整與分析能力提升尚需時(shí)日。據(jù)此，我們應(yīng)該補(bǔ)足短板，迎難而上，特別是需要形成氣象領(lǐng)域?qū)I(yè)界與普通公眾之間的信息交換，如此方可提高公眾對氣象災(zāi)害與極端天氣的防范意識，盡最大可能減少人員與財(cái)產(chǎn)損失。暴雨(含臺風(fēng)暴雨、北方暴雪) 是我國最主要的氣象災(zāi)害。在和平發(fā)展、快速經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)期，干旱造成的損失雖然很大，但國家社會行為及工程技術(shù)有可能給予相當(dāng)?shù)姆婪叮?/span>而由于暴雨的極端性、突發(fā)性和局地性給預(yù)報(bào)帶來很大的不確定性，因此現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)對暴雨災(zāi)害比應(yīng)對干旱災(zāi)害具有更大的困難。
1975年8月4日至8日，該年度第3號臺風(fēng)在中國福建晉江登陸后，北上至河南省伏牛山脈與桐柏山脈之間的大弧形地帶“停滯少動”，并在其他天氣尺度系統(tǒng)的參與下，造成歷史罕見的特大暴雨，史稱 “75·8”特大暴雨。該次過程最大累積雨量達(dá)1631 mm，大于1000 mm的降水區(qū)集中在京廣鐵路以西板橋水庫、石漫灘水庫到方城一帶。板橋水庫附近的林莊的最大6h雨量為830mm，超過了當(dāng)時(shí)世界的最高紀(jì)錄782mm; 最大24h雨量為1060mm，也創(chuàng)造了我國同類指標(biāo)的最高紀(jì)錄。特大暴雨造成駐馬店地區(qū)60多個水庫垮壩潰決，1015萬人受災(zāi)，超過2. 6萬人死難，直接經(jīng)濟(jì)損失近百億元 (據(jù)當(dāng)時(shí)的估價(jià)) ，是世界最大最慘烈的水庫垮壩慘劇。“75·8”特大暴雨之后，暴雨災(zāi)害和暴雨預(yù)報(bào)越來越得到氣象學(xué)家的高度重視。近20年來，得益于日漸完善的氣象觀測系統(tǒng)、高分辨率數(shù)值模式的發(fā)展及諸多先進(jìn)科研成果的應(yīng)用，我國暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)步入嶄新的發(fā)展階段，暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率穩(wěn)步提高。但暴雨是多尺度系統(tǒng)共同作用的產(chǎn)物，形成機(jī)理復(fù)雜，加之我國地域遼闊、地形地貌多樣，無論天氣尺度模式還是中尺度模式對其預(yù)報(bào)能力均有限，暴雨尤其是極端性暴雨和局地突發(fā)性大暴雨的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和精細(xì)化程度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到社會發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)的需求。
暴雨是我國多發(fā)的一種災(zāi)害天氣，暴雨洪澇是我國最常見最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，對社會經(jīng)濟(jì)、國家安全等有直接而嚴(yán)重的影響。各級領(lǐng)導(dǎo)和科技干部應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到做好暴雨預(yù)報(bào)應(yīng)當(dāng)是氣象部門長期、穩(wěn)定、首要的任務(wù)，不應(yīng)因社會輿論而轉(zhuǎn)移。
近20年我國重大暴雨災(zāi)害事件遍及大江南北城市鄉(xiāng)村。
我國是世界上暴雨天氣出現(xiàn)頻次、影響程度、影響范圍都很大的國家，幾乎全國各地都不同程度受其影響。近20年，雖然我國各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施均有明顯改善，但暴雨頻發(fā)，造成的危害仍然嚴(yán)重，并且產(chǎn)生許多新的影響。1998年夏季，由于持續(xù)的強(qiáng)降雨天氣，長江流域發(fā)生了繼1954年之后又一次全流域大洪水，東北地區(qū)的松花江、嫩江也發(fā)生了百年不遇的特大洪水; 持續(xù)強(qiáng)降水還引發(fā)山洪暴發(fā)、圍垸漫潰及山體滑坡、泥石流等，造成近2000人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失超過2000億元。因登陸臺風(fēng)造成的大范圍暴雨災(zāi)害、城市內(nèi)澇等屢見不鮮，近幾年 “尤特”、“潭美”、 “菲特”、“海燕”、“威馬遜”、“麥德姆”等登陸臺風(fēng)給我國華南、江南及華東大部地區(qū)帶來強(qiáng)風(fēng)暴雨，并由此引發(fā)一系列次生災(zāi)害。2013年10月6日至8日，受1949年以來10月登陸我國大陸地區(qū)的最強(qiáng)臺風(fēng)——“菲特”的影響，浙江、福建、江蘇、上海等省市出現(xiàn)狂風(fēng)暴雨，10人因?yàn)?zāi)死亡，1人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失623.3億元，居近10 年來單個臺風(fēng)直接經(jīng)濟(jì)損失之首。
除了區(qū)域性強(qiáng)降雨和流域性大洪水，局地強(qiáng)降水尤其是短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)降水造成的災(zāi)害也非常嚴(yán)重。? 2005年6月10日中午，黑龍江省寧安市沙蘭鎮(zhèn)西北上游突降特大暴雨，匯集成洪水和泥石流沖入沙蘭鎮(zhèn)中心小學(xué)，造成117人遇難，其中包括105名學(xué)生，現(xiàn)場慘烈的狀況引起非常強(qiáng)烈的社會反響。? 2010年8月7日夜間，甘肅省舟曲縣城東北部山區(qū)突降暴雨，40多分鐘內(nèi)降雨量達(dá)97mm，引發(fā)特大山洪地質(zhì)災(zāi)害，造成1481人遇難，318人失蹤。
近些年我國不少大城市因暴雨導(dǎo)致的洪水和內(nèi)澇，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。? 2012年7月21日，北京遭遇歷史罕見的大暴雨，11個氣象站觀測到的雨量突破了建站以來的歷史極值，部分地區(qū)一天降雨量達(dá)到甚至超過了年平均降雨量。北京出現(xiàn)極其嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，部分中小河流和水庫出現(xiàn)汛情，79人遇難，受災(zāi)人口達(dá)190萬人，因?yàn)?zāi)造成經(jīng)濟(jì)損失近百億元。? 2007年7月18日，濟(jì)南突降暴雨，造成30多人死亡，170多人受傷，約33萬群眾受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失約13.2億元。? 2001年8月5日，上海市出現(xiàn)特大暴雨，黃浦區(qū)和徐家匯日雨量分別達(dá)294和275mm，為50 年來最大，造成了非常嚴(yán)重的城市內(nèi)澇。
2008年年初春運(yùn)期間，我國南方大部分地區(qū)接連出現(xiàn)4次雨雪天氣，導(dǎo)致歷史罕見的大范圍持續(xù)性低溫雨雪冰凍災(zāi)害，造成交通嚴(yán)重受阻，電力、通訊中斷，能量供應(yīng)緊張，群眾生活困難; 天氣災(zāi)害與春運(yùn)高峰疊加，造成了嚴(yán)重的交通阻塞。
因此，我國的暴雨災(zāi)害遍及大江南北城市鄉(xiāng)村，既有大范圍流域性洪澇，更有中小尺度局地暴雨造成的災(zāi)害，極端性暴雨天氣也是頻頻出現(xiàn)，因冬季較強(qiáng)雨雪天氣造成的低溫雨雪冰凍災(zāi)害同樣可以造成廣泛和持續(xù)的嚴(yán)重社會影響。近10年我國及全球暴雨災(zāi)害影響社會各領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)損失呈加重趨勢。
表1為2004-2012年中國暴雨災(zāi)害受災(zāi)情況，圖1為造成的直接經(jīng)濟(jì)損失與死亡人數(shù)。表1：2004 - 2012年中國暴雨災(zāi)害受災(zāi)情況
注：數(shù)據(jù)來自2004 - 2012年《中國氣象災(zāi)害年鑒》
圖1 2004 - 2012年中國暴雨災(zāi)害造成的直接損失與死亡人數(shù)
由表1和圖1可見: 2004 - 2012年，全國因暴雨災(zāi)害年均死亡人數(shù)約1260人，直接經(jīng)濟(jì)損失1155. 5億元，農(nóng)作物受災(zāi)927. 4萬公頃——全國因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)整體呈減少趨勢，但因社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、行業(yè)間相互依賴關(guān)系緊密、社會財(cái)富不斷增長，因?yàn)?zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失呈上升趨勢。同時(shí)，暴雨災(zāi)害造成的影響越來越嚴(yán)重，且產(chǎn)生了許多新的災(zāi)害特點(diǎn)，如破壞生態(tài)環(huán)境、影響水質(zhì)、破壞居住條件、降低交通效率等。1998年是50年來全球重大洪水災(zāi)害最嚴(yán)重的一年，受災(zāi)人口達(dá)到291.31百萬，受災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到391.01億美元; 1991年次之，受災(zāi)人口達(dá)227.55百萬，受災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失為309. 72億美元。
不論受災(zāi)人口還是受災(zāi)損失，中國都是世界上最嚴(yán)重的國家。嚴(yán)重的洪水災(zāi)害，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這將對中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。表2 全球1950 - 2004年重大洪水災(zāi)害地區(qū)分布
綜上分析，我國是世界上受暴雨災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國家之一。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類的防災(zāi)減災(zāi)能力也逐步提高，但極端性和局地突發(fā)性暴雨災(zāi)害的預(yù)報(bào)能力進(jìn)展并不顯著，由暴雨災(zāi)害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失和受災(zāi)人數(shù)卻并沒有顯著降低，暴雨災(zāi)害對社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及社會穩(wěn)定的影響日趨嚴(yán)重。近20年我國暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)進(jìn)展及存在的問題
暴雨預(yù)報(bào)是預(yù)報(bào)員在對其形成機(jī)理深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代化的觀測資料、高分辨率的數(shù)值模式、先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)模型，并結(jié)合預(yù)報(bào)員的主觀經(jīng)驗(yàn)綜合而成的。暴雨預(yù)報(bào)多年來有了很大進(jìn)步，各級氣象臺為防災(zāi)減災(zāi)做出了杰出貢獻(xiàn)。
暴雨機(jī)理研究取得顯著進(jìn)展。在暴雨機(jī)理方面的主要進(jìn)展體現(xiàn)在高頻衛(wèi)星和多普勒雷達(dá)應(yīng)用后，人們對暴雨的中尺度結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律等有了更精細(xì)的認(rèn)識。中小尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)展演變很大程度上決定了暴雨的分布和強(qiáng)度，在中尺度對流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中尺度系統(tǒng)的移動與傳播等方面的研究對改進(jìn)暴雨的預(yù)報(bào)有顯著作用。最近20 年，我國氣象科學(xué)家經(jīng)過不懈的努力，在暴雨機(jī)理研究領(lǐng)域做出了令人矚目的成就。成果主要來源于以南方暴雨為主要研究內(nèi)容的3個國家級重大項(xiàng)目: “海峽兩岸及鄰近地區(qū)暴雨試驗(yàn)研究” ( 簡稱華南暴雨科學(xué)試驗(yàn)———HUAMEX) 和國家973項(xiàng)目“我國重大天氣災(zāi)害形成機(jī)理與預(yù)測理論研究”、“我國南方致洪暴雨監(jiān)測與預(yù)測的理論和方法研究”，以及在項(xiàng)目執(zhí)行期間實(shí)施的3個野外科學(xué)試驗(yàn)所獲取的豐富的中尺度觀測資料。
我國各級預(yù)報(bào)員經(jīng)過長期的業(yè)務(wù)實(shí)踐和個例分析，特別是對疑難或預(yù)報(bào)失敗個例的分析研究，對暴雨發(fā)生發(fā)展的機(jī)理進(jìn)行了很好的驗(yàn)證和有益的補(bǔ)充。
我國暴雨天氣形成機(jī)理復(fù)雜，地域特征明顯，預(yù)報(bào)難度大，近20年來雖然取得了諸多進(jìn)步，但距離防災(zāi)減災(zāi)的需求還有較大差距。
對我國暴雨發(fā)生發(fā)展的機(jī)理認(rèn)識仍要深入。我國地域遼闊，地形復(fù)雜，暴雨影響因子多樣，各地各季暴雨都有不同的特點(diǎn)，大范圍極端性暴雨和中尺度突發(fā)性強(qiáng)對流暴雨是當(dāng)前最為突出的預(yù)報(bào)難點(diǎn)，其機(jī)理研究和認(rèn)識有待加強(qiáng)。預(yù)報(bào)技術(shù)手段基礎(chǔ)仍薄弱。數(shù)值預(yù)報(bào)模式在強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)能力方面有了很大提高，區(qū)域性暴雨天氣過程基本不會漏報(bào)，但具體的雨帶位置和降雨強(qiáng)度仍有較大偏差，特別是對極端性暴雨和中尺度突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)能力仍有限。各種模式產(chǎn)品釋用和客觀統(tǒng)計(jì)方法也是在數(shù)值預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上的再加工，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高很受影響。新型觀測資料和數(shù)值模式使用能力不強(qiáng)。各種新型觀測資料的快速業(yè)務(wù)化為預(yù)報(bào)員提供了分析暴雨天氣的良好條件，但同樣這些非常規(guī)資料在使用方面仍處于起步階段; 同時(shí)，因業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)平臺的局限，預(yù)報(bào)員分析新型資料的時(shí)間不夠，分析不夠細(xì)致全面。另外，預(yù)報(bào)員對數(shù)值模式的物理過程及其對不同類型暴雨的預(yù)報(bào)性能了解還不深入，缺乏對中尺度模式的理解和應(yīng)用技術(shù)，集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用也處于探索、積累經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用發(fā)展階段。目前我國主要預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺為MICAPS3 ，尚存在資料尤其是高分辨資料調(diào)閱顯示速度慢、數(shù)據(jù)加工處理功能單一等缺點(diǎn)，制約了暴雨預(yù)報(bào)的精細(xì)化分析和準(zhǔn)確率的提高。
梯隊(duì)式預(yù)報(bào)員隊(duì)伍建設(shè)仍需加強(qiáng)?，F(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)向客觀化和自動化方向發(fā)展，但預(yù)報(bào)員仍是滿足國家防災(zāi)減災(zāi)和社會生產(chǎn)生活需要的預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)主體。目前，各級氣象臺站均不同程度地存在骨干預(yù)報(bào)員缺乏的現(xiàn)象，尤其缺少在暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和研究方面的學(xué)科帶頭人，人才隊(duì)伍建設(shè)任重道遠(yuǎn)。近期我國暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的發(fā)展思考暴雨是我國最主要的一種災(zāi)害性天氣，對社會發(fā)展、民生福祉及國家安全都有深刻影響。過去的20年，高分辨率的觀測資料和數(shù)值模式不斷發(fā)展，基于模式的后處理、檢驗(yàn)訂正技術(shù)逐漸在業(yè)務(wù)中發(fā)揮作用，各級預(yù)報(bào)員通過典型、疑難或預(yù)報(bào)失誤個例的總結(jié)，加深了對暴雨機(jī)理的認(rèn)識，我國暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)在產(chǎn)品內(nèi)容、形式、準(zhǔn)確率和精細(xì)化程度等方面都取得了長足的進(jìn)步。為此，我們應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)暴雨機(jī)理研究、預(yù)報(bào)技術(shù)開發(fā)及科研成果的業(yè)務(wù)化。暴雨形成機(jī)理復(fù)雜，理論突破較難，因此需要各級領(lǐng)導(dǎo)和部門繼續(xù)重視暴雨基礎(chǔ)研究和預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)，鼓勵并保護(hù)廣大科技人員的研究興趣，倡導(dǎo)為業(yè)務(wù)服務(wù)的科研開發(fā)，促進(jìn)科研成果真正轉(zhuǎn)化為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力。
除此之外，暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展還需要高質(zhì)量的現(xiàn)代化觀測系統(tǒng)、科學(xué)合理的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)流程、技術(shù)流程，包括預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作、發(fā)布的無縫隙對接等一系列保障措施，這是一項(xiàng)值得持續(xù)深入探討的課題。
