海内外专家学者“问诊”暴雨及次生灾害

  中新网湖北新闻10月22日电 (李傲)由中国气象学会和全国暴雨研究中心主办的2024暴雨东湖论坛,10月20日至21日在武汉举行,来自中国、美国、韩国和印度等国际暴雨科学及相关领域专家学者,重点围绕暴雨中尺度机理、暴雨数值预报、暴雨监测预警、洪水及暴雨次生灾害以及极端降水气候事件等相关领域的最新研究成果与动态进行交流研讨。论坛开幕式上还发布了2020—2024年暴雨科技重大进展、2024年全国十大暴雨事件。

  1.全国暴雨研究科技进展评选意义是什么?其中最具特色的代表性进展有哪些?

湖北省气象局科技与预报处副处长岳阳。

  湖北省气象局科技与预报处副处长岳阳:全国暴雨科技重大进展的评选发布,将有助于及时反映我国暴雨学科领域研究前沿,展示暴雨监测预报预警关键核心技术进展,引领和鼓励暴雨应用研究和应用基础研究取得原创性、突破性成果,支撑暴雨预报关键技术实现自主可控,凝聚加快推进气象科技能力现代化和气象社会服务现代化力量。

  此次评选的9项暴雨科技重大进展,都是代表国内暴雨研究的最高水准,比如我国首颗降水测量卫星投入业务运行,使得我国降水综合观测能力达到国际先进水平。针对云雨区微物理及热动力协调的资料同化关键技术研究,显著提升了云雨区观测资料的同化水平。国内首次组织开展的地-空-星基梅雨锋暴雨联合观测科学试验,加深了对梅雨锋暴雨发展演变规律的认知。中国气象局1公里分辨率、1小时更新区域数值预报模式的业务运行,大大提高了24小时降水暴雨TS评分。

  2.今年评选出的全国十大暴雨事件与以往相比有什么特点?

中国气象局武汉暴雨研究所党委书记、所长吴翠红。

  中国气象局武汉暴雨研究所党委书记、所长、正高级工程师、中国气象局首席服务专家吴翠红:2024年汛期降雨偏多,全国发生了36次强降雨过程,平均降水量为1961年以来同期第三多;辽河流域、珠江流域降水量分列历史第1位和第2位;华南前汛期、长江中下游梅雨期降水量较常年偏多40%以上;长江沿江和江南地区出现了1961年以来最强暴雨过程。

  今年北方暴雨过程也偏多,7月下旬以来出现10次区域暴雨过程。全国多地暴雨刷新记录,台风“格美”影响期间,湖南郴州最大小时雨强达132.2毫米,郴州资兴12小时487.3毫米、24小时642.5毫米均破湖南历史极值。8月20日,辽宁葫芦岛建昌县最大日降雨量638.8毫米,超过辽宁历史极值。9月3日至4日,青海大通娘娘山最大降水量133.8毫米,小时雨强68.6毫米,突破青海气象记录。因暴雨诱发流域洪水、山洪地质灾害、城市内涝等灾害频发,灾害损失重,社会影响大。

  3.近年来,人们明显感觉到极端暴雨等极端灾害性天气多发、频发,背后的原因是什么?

国家气象中心研究员郑永光。

  国家气象中心研究员郑永光:确实,近年来,人们感觉到极端暴雨等天气有增多的趋势,造成这种感觉的直接原因包括两个方面:第一是,气象部门有了更多的观测手段、更精细的观测网体系,监测到了以前很多监测不到的极端暴雨等天气;此外,现在因特网和媒体传播也较以往更为发达,使得人们接收到了更多关于极端暴雨等的相关消息,从而使得人们明显感觉到极端暴雨有多发频发的趋势。第二是,从近年来基于气象观测数据的气候变化趋势研究来看,不管是全球数据还是中国数据,极端暴雨天气发生频率确实有增多的趋势,但是这种增多趋势的幅度非常小的、也不是线性增多的,而是波动性的变化叠加增多的趋势。

  极端暴雨天气增多的背后原因是非常复杂的。

  从天气学的角度来看,有利于极端暴雨的条件就是大气中的水汽要充足、具有一定的条件不稳定能量和持续时间较长的有利大气环流形势,因此,极端暴雨的增多就是有利于极端暴雨的这些条件更为频发,比如2021年7月河南、2023年7月底和8月初华北、2024年7月湖南和8月辽宁的极端暴雨等。

  从气候变化的角度来说,近年来,地表平均气温持续增高,这有利于大气中容纳更多的水汽,有利于大气具有一定的条件不稳定能量,因此是有利于极端暴雨多发的重要因素;但大气气温的气候变化对有利于极端暴雨大气环流的影响还不是完全清楚,因此,气候变化对极端暴雨增加趋势的影响还需要更多的研究,来深入了解极端暴雨等天气增多趋势的气候成因。

  4.当前,我国应用哪些科技手段,增强对暴雨及时性、地域准确性的预测?取得了哪些成果?还面临哪些挑战?

南京大学大气科学学院院长、教授赵坤。

  南京大学大气科学学院院长、教授赵坤:为了增强对暴雨的及时性和地域准确性预测,我国构建了以高密度地面观测网络、天气雷达和卫星遥感为核心的现代化立体综合观测网络,发展了针对强对流天气的监测预警系统ROSE和SWAN;研发了多源观测数据的同化技术,自主研发了GRAPES全球和公里尺度的区域数值预报系统;研发了多个大数据驱动与物理融合的人工智能气象模型(如盘古天气模型、风清、风雷和风顺大模型等)。这些科技手段的应用显著提高了暴雨监测和预报精度。例如,SWAN系统实现了对中小尺度天气系统的精细追踪和预警;风清大模型在长时效天气预报中准确性优于国际模型,而风雷大模型则提高了公里尺度强降雨的预测精度。

  目前暴雨预报还存在很多挑战。例如,如何构建暴雨系统的雷达、卫星等多元观测系统的最优协同观测方法,获得暴雨发展演变的多尺度动力、热力和关键微物理过程?如何将大数据驱动的人工智能与数值数预报技术优势相结合,提高对暴雨的预报时效和精度?

  5.在极端天气越来越多的未来,暴雨研究还需要重点开展哪些方面科技创新?

南京信息工程大学党委副书记、教授闵锦忠。

  南京信息工程大学党委副书记、教授闵锦忠:暴雨研究需要在以下方面重点开展创新研究:

  1.监测技术方面:综合利用卫星、雷达、地面观测站、新型探测设备等多种观测手段,突破多源、跨尺度、立体化的对暴雨精细观测研究,并实现对多源观测资料进行高效的质量控制。如:卫星可以观测大范围的云降水的宏微观特征,雷达能够对降水形成的三维空间结构和降水强度进行实时监测,地面观测站则提供更准确的本地气象数据,无人机等新型探测设备可以在局部区域进行灵活的加密观测等。最后通过多源数据融合方法研究,提高对暴雨立体监测能力。

  2.暴雨机理研究方面:深入研究极端暴雨的触发机制和发展演变机理,是加深对暴雨发生发展过程认识和预报预警能力提高的理论基础。目前主要研究热点包括:极端暴雨发生的多尺度动力学机制、暴雨的自组织过程、环境背景对极端暴雨的持续影响、复杂下地面与人类活动对暴雨的影响、极端暴雨的云微物理结构等。了解这些因素如何共同作用导致极端暴雨的发生,有助于提高对暴雨形成机理的认识,为预报和预警提供理论支持。

  3.预报技术方面:一方面,数值模式是当前气象预报中非常重要的技术手段。所以,需要继续改进与发展高分辨率区域数值天气预报模式,以更准确地模拟暴雨的中小尺度结构和演变过程,这仍是未来研究的重点方向和内容。主要包括:多源观测资料同化、百米甚至米级分辨率模拟技术、物理参数化方案优化、对流尺度集合预报等技术。另一方面,随着人工智能技术的发展,利用深度学习算法与气象预报结合的技术迅猛发展,如华为盘古大模型、中国气象局的风雷、风顺、风清等人工智能模式都具有较好的应用前景。我相信,数值模式与人工智能的结合,也是重要的发展方向。

  4.暴雨应对与防灾减灾技术方面:近年来,暴雨引发的次生灾害越来越严重。如城市内涝、流域洪水、山洪、滑坡、泥石流等。开展暴雨与次生灾害的耦合机理、连锁灾害形成机理研究也是很重要的课题方向和内容。了解暴雨引发这些次生灾害的条件和过程,为综合防灾减灾提供科学依据。同时开展防灾减灾应对技术也十分重要。如研发新型防洪工程技术和应急救援等,发挥高分辨率卫星数据、无人机等先进的技术与装备在提升重大灾害的应急响应能力方面的作用也是需要进一步加强的。

  通过上述各方面的科技创新,能够更好地理解、预测和应对未来的暴雨事件,减少其对社会经济和生态环境的影响。(完)


【编辑:裴春梅】