一號簡歷網對話院士專家：中國的暴雨，比複雜更復雜
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近期，河南特大暴雨下，讓人瞠目的極值，中國是一個多暴雨的國家，但是像這樣極端的暴雨，並非司空見慣，就連見慣各種暴雨的氣象專家對此也十分關注。以下是本站為大家提供的對話院士專家：中國的暴雨，比複雜更復雜資料。希望對你有所幫助。 ![對話院士專家：中國的暴雨，比複雜更復雜]( "對話院士專家：中國的暴雨，比複雜更復雜")
實際上，暴雨是非常複雜的，雨事件是多尺度天氣系統和宏微觀物理過程相互作用的結果，在全球大氣科學研究領域是熱點，也是難點問題。因此，無論對此次河南特大暴雨過程，還是中國其他地區的極端性暴雨天氣，要詳盡研究其發生的細節和具體原因，還需要比人們想象中更長的時間做科研攻關。
越是極端的暴雨，發生概率越小，預報越難
1個小時降50毫米雨意味着什麼，在各種媒體花式科普下，公眾已經有所瞭解。
那麼，1小時降下201.9毫米的雨意味着什麼？公眾被拉回混沌，而困惑的還包括氣象從業人員。鄭州國家基本氣象站7月20日16時到17時的降水量，幾乎佔鄭州常年總雨量（640.8毫米）的三分之一。
陳濤介紹，7月17日以來河南強降雨過程累計雨量大、持續時間長、降水區域集中，小時雨強的極端特徵也非常明顯。其中，201.9毫米超過了中國大陸有氣象記錄以來小時雨強的極值。
“這樣的小時雨強在世界上都是相當極端的。”
儘管對預報員和氣象科研人員來説，環流形勢大體是清晰的：西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓分別穩定維持，尚處在洋麪上的颱風“煙花”在向我國靠近的過程中輸送豐沛水汽，加之太行山區、伏牛山區特殊地形影響等，但得知河南暴雨情況，尚在某評審會現場的羅亞麗的第一反應還是——“我急切地想知道為什麼會這麼極端，想更深入地瞭解具體影響因素。”要理清此次過程的機理顯然還需進一步挖掘。
氣象界關於暴雨的劃定，是以24小時總雨量達到或超過50毫米為標準的。
但暴雨是在24小時內均勻下完還是在短時間傾盆而下，不僅給公眾的觀感不同，對社會運行、安全生產等各方面的衝擊也不同；暴雨下在日益“增長和擴大”的城市還是脆弱的鄉村，也會導致迥然不同的局面。
1975年8月5日至8日，同樣在河南。“7503”號颱風穿越福建、江西、湖南後北上，經過湖北，在河南停滯徘徊，導致歷史上罕見的特大暴雨洪水——3天內，河南南部地區降下1600多毫米的總雨量。
暴雨後約一個月，時任中央氣象台預報組組長的李澤椿前往河南板橋水庫等受災地區時發現，現場依然慘不忍睹。
多年來，得益於日漸完善的氣象觀測系統、高分辨率數值模式預報系統的發展以及諸多先進科研成果的業務化應用，我國暴雨研究和預報不斷取得進步。
但在本質上，大氣運動的混沌性決定了天氣預報必然會有一定程度的誤差，同時暴雨因其局地性、突發性和活動規律多變等特點，其形成機制迄今尚未被研究透徹，依然是全世界氣象領域的一道難題。
我國預報暴雨的主要手段，是利用數值天氣預報模式產品並結合預報員自身的知識經驗。
近年來，雖然數值天氣預報模式分辨率逐步提升，但通常來説，極端事件發生概率非常小。
研究發現，儘管有些極端暴雨出現時環流形勢整體穩定、清晰，但這其中肯定還有中小尺度對流系統在發生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命週期只有幾個小時，當前的數值預報模式很難將其“準確清晰地表達”出來。
中國不同區域不同暴雨事件複雜程度超出想象
中國暴雨多發，卻很難以一套既定的模板“套用”每一次極端事件，正所謂一種螺絲配一把扳手。
我國地域遼闊，不同區域常出現不同類型的暴雨，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台風暴雨等。
羅亞麗見識過不同區域多個典型暴雨事件的“參差”——
安徽2007年7月7日至8日暴雨，雖然屬於梅雨鋒暴雨，靠季風輸送了充沛水汽，但在梅雨鋒上存在明顯的擾動，對暴雨的發生起着很大作用；
廣東陽江2013年5月10日暴雨，區域站監測到1個小時下了190毫米，但系統小得可憐；
2017年廣州“5·7”特大暴雨，上岸氣流在深夜潛入，風很弱，也沒有冷暖空氣對峙，數值試驗發現其降水之所以極端與城市下墊面關係密切，等等。
此次河南極端暴雨雖然尚未深入研究，但可確定其與安徽、廣東暴雨不同——高低緯度環流形勢配合，颱風尚在洋麪上、強度也不弱，水汽輸送能力很強，地形如同一個“錨”一樣將上升氣流穩定住。加之鄭州這座大城市的下墊面的特殊性，對於極端降水更加脆弱。
中國暴雨的複雜性可見一斑。如果與相同氣候區中的其他國家相比，我國暴雨強度很大，不同時間長度的暴雨極值均很高。
當然，還要指出一點——無論多難，暴雨預報都是我國分量最重的“必答題”之一。
李澤椿指出：“暴雨洪澇是我國最常見、最嚴重的自然災害之一，對人民羣眾生命安全、經濟社會發展、國家安全等有直接而嚴重的影響。而且，我國的暴雨災害遍及大江南北、城市鄉村，既有大範圍流域性洪澇，也有中小尺度局地暴雨造成的災害，極端性暴雨天氣也是頻頻出現。”
惟其磨礪始得玉成，身前身後皆台階
暴雨研究和預報，一直是我國氣象工作者的主攻對象之一。
早在20世紀初期，中國科學家就開始研究中國暴雨，經過近百年發展，在暴雨理論、暴雨分析和預報方面取得重大進展。
1975年8月，由於超強颱風“7503”號導致的特大暴雨引發淮河上游大洪水，河南省駐馬店地區包括兩座大型水庫在內的數十座水庫漫頂垮壩。
比如“75·8”暴雨，中國氣象、水文部門從這場及其他空前的大暴雨與大洪水事件中吸取經驗教訓，從全國層面加強對中國暴雨的研究，在後面的“七五”期間，暴雨研究逐步從天氣尺度轉向了中尺度，後來暴雨預報由經驗定性向定量化方向轉變。
攻關暴雨預報難題，最根本的途徑就是加強對大氣變化的精密監測和提高數值預報的精準度。
“數值預報是基礎，要在實踐中提煉出來科學問題，大膽創新。”李澤椿重申自己對暴雨預報的態度，“我們做預報追求的是三個方面，一是準確，二是及時，三是應用好預報，這就是為人民服務，這就是把論文寫在大地上。”
但數值模式的改進既不能一蹴而就，也牽涉對暴雨發生發展機理有待深入認識等諸多問題。
羅亞麗告訴記者，這個研究過程的艱難很難為外人道。她和團隊曾用兩年多時間才把廣州“5·7”暴雨這一案例研究得比較明白。當然，新的認知也告訴我們：改進模式也並非一味提高分辨率就可以；分辨率越高，對地形等的刻畫越精細，對數值模式的算法要求就越高，如果不對算法做調整，模式運行可能就“崩”了。“此外，目前我們的發展方向是對流可分辨的集合預報。”她説，這正在成為新一代數值預報系統的重要部分。
除了數值模式改進和研發客觀預報方法之外，對暴雨預報能力精準提升和服務精細的另一個焦點，放在了像陳濤這樣長期“釘”在值班室的預報員身上。
現階段專家型預報員需要對暴雨形成過程具備敏鋭深邃的洞察力，從海量觀測和預報信息中分析預報關鍵影響系統及其與未來暴雨發生時間、地點和降水量的關聯，及早發現天氣系統預報偏差，凝練關鍵預報因子，藉助各類現代化預報技術，最終形成對重大暴雨過程的正確預報意見。
李澤椿還很關心面向公眾和決策者的科普：“希望提高人民羣眾科學素養，強化決策者的防災減災意識和提升能力，更深入瞭解暴雨預報如何做出、難度在哪兒、風險多大，更好地利用氣象預報預警做好各項準備和安排。”
面對中國暴雨這一科學難題，從氣象業務科研部門從業者，再到大氣科學研究專家學者，將密切配合，借科技創新發展東風，持續不斷地開展攻關。
實際上，暴雨是非常複雜的，雨事件是多尺度天氣系統和宏微觀物理過程相互作用的結果，在全球大氣科學研究領域是熱點，也是難點問題。因此，無論對此次河南特大暴雨過程，還是中國其他地區的極端性暴雨天氣，要詳盡研究其發生的細節和具體原因，還需要比人們想象中更長的時間做科研攻關。
越是極端的暴雨，發生概率越小，預報越難
1個小時降50毫米雨意味着什麼，在各種媒體花式科普下，公眾已經有所瞭解。
那麼，1小時降下201.9毫米的雨意味着什麼？公眾被拉回混沌，而困惑的還包括氣象從業人員。鄭州國家基本氣象站7月20日16時到17時的降水量，幾乎佔鄭州常年總雨量（640.8毫米）的三分之一。
陳濤介紹，7月17日以來河南強降雨過程累計雨量大、持續時間長、降水區域集中，小時雨強的極端特徵也非常明顯。其中，201.9毫米超過了中國大陸有氣象記錄以來小時雨強的極值。
“這樣的小時雨強在世界上都是相當極端的。”
儘管對預報員和氣象科研人員來説，環流形勢大體是清晰的：西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓分別穩定維持，尚處在洋麪上的颱風“煙花”在向我國靠近的過程中輸送豐沛水汽，加之太行山區、伏牛山區特殊地形影響等，但得知河南暴雨情況，尚在某評審會現場的羅亞麗的第一反應還是——“我急切地想知道為什麼會這麼極端，想更深入地瞭解具體影響因素。”要理清此次過程的機理顯然還需進一步挖掘。
氣象界關於暴雨的劃定，是以24小時總雨量達到或超過50毫米為標準的。
但暴雨是在24小時內均勻下完還是在短時間傾盆而下，不僅給公眾的觀感不同，對社會運行、安全生產等各方面的衝擊也不同；暴雨下在日益“增長和擴大”的城市還是脆弱的鄉村，也會導致迥然不同的局面。
1975年8月5日至8日，同樣在河南。“7503”號颱風穿越福建、江西、湖南後北上，經過湖北，在河南停滯徘徊，導致歷史上罕見的特大暴雨洪水——3天內，河南南部地區降下1600多毫米的總雨量。
暴雨後約一個月，時任中央氣象台預報組組長的李澤椿前往河南板橋水庫等受災地區時發現，現場依然慘不忍睹。
多年來，得益於日漸完善的氣象觀測系統、高分辨率數值模式預報系統的發展以及諸多先進科研成果的業務化應用，我國暴雨研究和預報不斷取得進步。
但在本質上，大氣運動的混沌性決定了天氣預報必然會有一定程度的誤差，同時暴雨因其局地性、突發性和活動規律多變等特點，其形成機制迄今尚未被研究透徹，依然是全世界氣象領域的一道難題。
我國預報暴雨的主要手段，是利用數值天氣預報模式產品並結合預報員自身的知識經驗。
近年來，雖然數值天氣預報模式分辨率逐步提升，但通常來説，極端事件發生概率非常小。
研究發現，儘管有些極端暴雨出現時環流形勢整體穩定、清晰，但這其中肯定還有中小尺度對流系統在發生作用，其尺度可能只有一兩百公里、生命週期只有幾個小時，當前的數值預報模式很難將其“準確清晰地表達”出來。
中國不同區域不同暴雨事件複雜程度超出想象
中國暴雨多發，卻很難以一套既定的模板“套用”每一次極端事件，正所謂一種螺絲配一把扳手。
我國地域遼闊，不同區域常出現不同類型的暴雨，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台風暴雨等。
羅亞麗見識過不同區域多個典型暴雨事件的“參差”——
安徽2007年7月7日至8日暴雨，雖然屬於梅雨鋒暴雨，靠季風輸送了充沛水汽，但在梅雨鋒上存在明顯的擾動，對暴雨的發生起着很大作用；
廣東陽江2013年5月10日暴雨，區域站監測到1個小時下了190毫米，但系統小得可憐；
2017年廣州“5·7”特大暴雨，上岸氣流在深夜潛入，風很弱，也沒有冷暖空氣對峙，數值試驗發現其降水之所以極端與城市下墊面關係密切，等等。
此次河南極端暴雨雖然尚未深入研究，但可確定其與安徽、廣東暴雨不同——高低緯度環流形勢配合，颱風尚在洋麪上、強度也不弱，水汽輸送能力很強，地形如同一個“錨”一樣將上升氣流穩定住。加之鄭州這座大城市的下墊面的特殊性，對於極端降水更加脆弱。
中國暴雨的複雜性可見一斑。如果與相同氣候區中的其他國家相比，我國暴雨強度很大，不同時間長度的暴雨極值均很高。
當然，還要指出一點——無論多難，暴雨預報都是我國分量最重的“必答題”之一。
李澤椿指出：“暴雨洪澇是我國最常見、最嚴重的自然災害之一，對人民羣眾生命安全、經濟社會發展、國家安全等有直接而嚴重的影響。而且，我國的暴雨災害遍及大江南北、城市鄉村，既有大範圍流域性洪澇，也有中小尺度局地暴雨造成的災害，極端性暴雨天氣也是頻頻出現。”
惟其磨礪始得玉成，身前身後皆台階
暴雨研究和預報，一直是我國氣象工作者的主攻對象之一。
早在20世紀初期，中國科學家就開始研究中國暴雨，經過近百年發展，在暴雨理論、暴雨分析和預報方面取得重大進展。
1975年8月，由於超強颱風“7503”號導致的特大暴雨引發淮河上游大洪水，河南省駐馬店地區包括兩座大型水庫在內的數十座水庫漫頂垮壩。
比如“75·8”暴雨，中國氣象、水文部門從這場及其他空前的大暴雨與大洪水事件中吸取經驗教訓，從全國層面加強對中國暴雨的研究，在後面的“七五”期間，暴雨研究逐步從天氣尺度轉向了中尺度，後來暴雨預報由經驗定性向定量化方向轉變。
攻關暴雨預報難題，最根本的途徑就是加強對大氣變化的精密監測和提高數值預報的精準度。
“數值預報是基礎，要在實踐中提煉出來科學問題，大膽創新。”李澤椿重申自己對暴雨預報的態度，“我們做預報追求的是三個方面，一是準確，二是及時，三是應用好預報，這就是為人民服務，這就是把論文寫在大地上。”
但數值模式的改進既不能一蹴而就，也牽涉對暴雨發生發展機理有待深入認識等諸多問題。
羅亞麗告訴記者，這個研究過程的艱難很難為外人道。她和團隊曾用兩年多時間才把廣州“5·7”暴雨這一案例研究得比較明白。當然，新的認知也告訴我們：改進模式也並非一味提高分辨率就可以；分辨率越高，對地形等的刻畫越精細，對數值模式的算法要求就越高，如果不對算法做調整，模式運行可能就“崩”了。“此外，目前我們的發展方向是對流可分辨的集合預報。”她説，這正在成為新一代數值預報系統的重要部分。
除了數值模式改進和研發客觀預報方法之外，對暴雨預報能力精準提升和服務精細的另一個焦點，放在了像陳濤這樣長期“釘”在值班室的預報員身上。
現階段專家型預報員需要對暴雨形成過程具備敏鋭深邃的洞察力，從海量觀測和預報信息中分析預報關鍵影響系統及其與未來暴雨發生時間、地點和降水量的關聯，及早發現天氣系統預報偏差，凝練關鍵預報因子，藉助各類現代化預報技術，最終形成對重大暴雨過程的正確預報意見。
李澤椿還很關心面向公眾和決策者的科普：“希望提高人民羣眾科學素養，強化決策者的防災減災意識和提升能力，更深入瞭解暴雨預報如何做出、難度在哪兒、風險多大，更好地利用氣象預報預警做好各項準備和安排。”
面對中國暴雨這一科學難題，從氣象業務科研部門從業者，再到大氣科學研究專家學者，將密切配合，借科技創新發展東風，持續不斷地開展攻關。
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