精准预报一场暴雨，究竟为什么那么难？

7月17日以来，河南省出现的这场历史罕见的极端强降雨，成为了气象专家分析、关注的重点。

目前，中央气象台已从大气环流、水汽条件、地形、对流四个方面，公布了河南此次暴雨天气的成因。不过，更详尽的原因还需持久攻关——弄清楚2017年广州的“5·7”暴雨，气象团队花了两年多时间。

暴雨究竟能预报吗？为何暴雨的精准预报如此之难，有多难？

早在20世纪初期，中国科学家就开始研究中国暴雨。但暴雨成因各不相同，难以制定出“暴雨模板”。用中央气象台首席预报员陈涛的话说，极端天气事件发生概率小，越极端的天气，预报起来就越难。

河南暴雨有“特殊性”

7月21日，中央气象台、河南省气象台解读了此次河南暴雨的成因。据介绍，副热带高压、大陆高压、台风“烟花”等多种因素，共同造成了此次河南持续性的特大暴雨过程。

新京报记者了解到，此次河南极端暴雨有其“特殊性”。

据中国气象科学研究院研究员罗亚丽表示，虽然尚未深入研究，但可确定，与她之前研究过的安徽、广东暴雨都不相同。“高低纬度环流形势配合，台风尚在洋面上、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。”

罗亚丽还表示，郑州的“下垫面”——即大气与固态地面或液态水面的分界面——具有一定特殊性，“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，在极端降水之下更加脆弱。”

不过，无论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，还需要持久攻关。

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。在气象预报员的眼中，此次河南暴雨一些因素是“清晰”的，比如西太平洋(601099,股吧)副热带高压和大陆高压的稳定维持、台风“烟花”提供丰沛水汽、河南的特殊地形因素等。

尽管环流形势等“大方向”整体稳定、清晰，其中的小尺度对流系统却难以判断作用——它的“小”，可能只有一两百公里、生命周期只有几个小时，仅靠当前的数值预报模式，预报专家们难以判断其作用。

罗亚丽说，她和她的团队曾用了两年多时间，才把2017年广州“5·7”暴雨案例研究得比较明白。

每场暴雨都是“不同的”

根据中国气象局的定义，24小时总雨量达到或超过50毫米，即可称为暴雨。但暴雨是在24小时均匀下完，还是短时间内“倾盆而下”，带给公众的观感，对社会运行、安全生产等方面的冲击都会不同。

暴雨下在哪里，是城市还是相对“脆弱”的乡村，局面也会迥然不同。

罗亚丽最初研究暴雨，是从2007年7月7日-8日的安徽暴雨开始的。她发现这场暴雨属于“梅雨锋暴雨”，靠季风输送了充沛水汽。但是并没有那么“简单”——在梅雨锋上存在明显的扰动，对暴雨的发生起着很大作用。

在罗亚丽随后的研究中，2013年5月10日，广东阳江的某次暴雨，区域站监测到1个小时下了190毫米，但天气系统“小得可怜”。

在广州“5·7”特大暴雨中，上岸气流在深夜潜入，风很弱，也没有冷暖空气对峙，数值试验发现其降水之所以极端，与“城市下垫面”即低层大气运动的边界面关系密切。

我国地域辽阔，不同区域常出现的暴雨，类型也不同。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。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。

暴雨越“极端”，预报就越难

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。

在今年郑州站出现极值之前，1小时降水极值是1975年8月“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”。

多年来，得益于日渐完善的气象观测系统、高分辨率数值预报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。但在本质上，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。

中央气象台首席预报员陈涛表示，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，要预报像郑州这样1小时超过200毫米的极端暴雨，更是难上加难。

越是极端的暴雨，发生概率越小，预报越难。

中国工程院院士李泽椿也表示：“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。”

我国预报暴雨的主要手段，除了利用数值天气预报模式产品，还要结合预报员自身的知识经验。像陈涛这样长期“钉”在值班室的预报员，他们不仅以业务人员的身份存在，同时也是科研人员。

在陈涛看来，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，最终形成对重大暴雨过程的正确预报意见。

“希望更好地利用气象预报预警做好各项准备”

早在20世纪初期，中国科学家就开始研究中国暴雨，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。

不过，数值预报模式的改进既不能一蹴而就，也牵涉对暴雨发生发展机理有待深入认识等诸多问题。“数值预报是基础，要在实践中提炼出科学问题，大胆创新。”罗亚丽说。

改进数值预报模式，并非一味提高分辨率就可以。分辨率越高，对地形等的刻画越精细，对数值预报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。

“目前我们的发展方向是对流可分辨的集合预报。”她说，这正在成为新一代数值预报系统的重要部分。

面对中国暴雨这一科学难题，从气象业务科研部门从业者，到大气科学研究专家学者，还将继续密切配合，借助科技创新发展，持续不断地开展攻关。

这些年，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(603883,股吧)也离不开气象。“希望提高人民群众科学素养，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做出、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。”他说。

新京报见习记者 王景曦

编辑 张磊校对 李铭