7月16日以來,河南多地遭遇歷史罕見持續性強降雨,暴雨中心鄭州幾成澤國。
圖片來源:新華網
為什么河南會出現特大暴雨這種極端天氣?能夠通過人工降雨來干預嗎?我們面臨的氣候條件有哪些變化?
問題一:這次河南的降水有多強?
我們以鄭州為例,一些相關的觀測數據顯示,降雨最強的時候,鄭州1小時降雨201毫米,24小時的降雨量超過了600毫米, 而600多毫米相當于鄭州一年的總降水量。
如果大家對以上數字沒有感覺的話,可以看看我們國家的暴雨等級,日降水量超過250毫米,就算是特大暴雨,是暴雨的最高等級,這次鄭州遠遠超過了。
圖片來源:《降雨過程等級》中國氣象局發布
問題二:說到這次降水的原因時,專家都提到低渦系統和副熱帶高壓,它們是怎么造成強降水的?
造成這次降水的原因很復雜,不光有低渦和副熱帶高壓。
首先是這次當地有非常強的一個低渦系統,低渦系統一般對應的是輻合上升的區域,而降水恰恰需要非常強的上升運動。
不光是低渦,還有一個非常強的副熱帶高壓,天氣學上稱之為高壓壩,它就相當于一個大壩,擋住了從西向東移動的降水天氣系統,讓降雨在一個地方持續。
副熱帶高壓示意圖
在我們國家東部,如果華北一直到朝鮮到渤海這一大片范圍形成了高壓壩,那么一般來說,華北地區都會形成暴雨,因為在高壓壩的南側會形成非常強的偏東風,源源不斷地從海上向內地輸送水汽。
臺風影響示意圖
但是這一次降雨更加強盛的原因是,在它的南側還存在兩個臺風,臺風的低壓中心和副高壓的高壓中心之間形成了非常強的氣壓梯度力,會輸送比正常高壓壩存在時更大的水汽量,所以才能形成極端的暴雨。
圖片來源:http://bzdt.ch.mnr.gov.cn/
另外,因為河南的北部和西部地區處于我國地形第三級階梯和第二級階梯交界的區域,所以地形的抬升作用也非常強。
好幾個條件加在一塊兒,就形成了非常強的暴雨。
問題三:這種極端天氣能夠預報嗎?
這次降雨量確實非常的極端,降雨量達到250毫米以上的特大暴雨一般都會帶來各種各樣的災害,洪水,泥石流這樣的災害都難以避免。像這樣的極端天氣預報準確度取決于它的系統有多大,天氣系統越大,那么我們越容易看到它,并且提前很多天就看到它,天氣系統越小,比如小范圍的瞬時強降雨,反倒是非常難預報。
這一次天氣系統確實比較大,所以它的可預報性還不錯,整個氣象系統對于這次天氣過程預報還是比較準確的。暴雨是一個致災因子,最終能不能形成災害與整個社會響應的程度密切相關,如果我們能夠對它進行及時響應,那么就可以盡量避免相關的人員的傷亡以及減少經濟損失。所以,預報只是防災減災的第一步。
問題四:網友問:人工干預讓雨分批下,免得短時間內降水太多,可以嗎?
這種想法從專業上來說叫“人工影響天氣”,人工影響天氣確實是最近這些年我們國家發展比較快的一個領域。但是人工影響天氣有一定的條件,只有滿足條件的時候我們才能略微施加一些影響。
圖片來源:中國天氣網青海站
比如說,我們就確實沒法做到在晴空變出一朵云出來,然后下大暴雨,很明顯不符合物質的守恒的規律。這次的大暴雨我們基本上無能為力,因為它的時間尺度持續好幾天,空間尺度了持續上百公里,這樣的大規模降水基本上不能通過人工影響天氣消除,也不可能把它從一個地方搬到另外一個地方,這個是不現實的。
人工影響天氣只能順勢而為,在一定的條件下去做,比如說現在的消雹除霧、人工增雨,都得滿足非??量痰臈l件才能做。認為人類能夠隨心所欲影響天氣的想法,應該是表達了一種對“呼風喚雨”這種能力的美好想象和期待,但是在目前條件下并不能實施,在未來很長一段時間可能也不現實。
問題五:強降雨等極端天氣的出現變頻繁了嗎,和全球變暖有關系嗎?
全球變暖會帶來水循環加快,確實會增加全球降雨。從目前的研究看,全球溫度每增加1℃,全球的降水量會增加大概2%到3%,所以各個區域的降水量總體會增加。
但是全球變暖也會帶來一個效應,“更干,更濕”,雨季的雨會變得更多,而旱季的干旱會變得更為嚴重。全球變暖雖然有助于全球總體降水增加,但是在各個區域可能表現為降雨的極端化。這種情況在我們國家可能更為突出,因為我們國家是一個典型的季風區,降水主要出現在夏季,不下則已,一下基本上都是暴雨,所以我們能看到更多的暴雨出現。
我們注意到,今年全球的極端天氣確實比較多。
圖上均為華氏溫度,俄勒岡州的尤金(111華氏度≈43.8攝氏度)、波特蘭(112華氏度≈44.4攝氏度)、溫哥華(112華氏度≈44.4攝氏度)等地氣溫大幅刷新了當地的紀錄。
前一段時間北美西部地區的溫度非常高,很多地方緯度比我們國家東北還要高,理論上這個季節應該是比較溫暖舒適的,但是像加拿大一些地方的最高溫度超過了49.5℃,造成死亡率大幅度上升。前幾天西歐暴雨成災,德國死亡了大概100多人。我們國家今年的暴雨、龍卷風,沙塵暴、寒潮過程也非常嚴重。
所以我們感覺極端天氣越來越多,在理論上確實也是成立的,因為全球變暖會有助于極端天氣的出現,像龍卷風,強臺風,暴雨、包括熱浪的頻次都在增加,是全球變暖在各個區域的體現。
很多人覺得全球變暖好像是一個遙遠的事情,實際上我們現在就生活在全球變暖帶來的影響當中。
問題七:人類如何影響了氣候?我們要如何面對全球氣候的變化?
在地球歷史上確實出現過很多比現在還要暖得多的時期,甚至在最暖的時候,兩極都沒有任何冰雪,可以想象那時候要比現在溫度要高多少。
但是地球歷史上之前所有的氣候變化,原因都是地球氣候系統的各種相互反饋,是自然原因和自然過程造成的,跟現在全球變暖的原因完全不一樣?,F在的變暖原因是人類活動排放溫室氣體所造成的,并且人類活動排放溫室氣體的速度比自然過程快得多。
我們用南極冰芯里面的二氧化碳濃度來比較,現在的溫室氣體增加速度是歷史上最快時期的上百倍到上千倍甚至上萬倍以上,這種速度完全打破了地球氣候系統自身的規律,它未來的變化趨勢被人類活動所主宰了。
歷史上氣候變化速度和現在完全不一樣,原因完全不一樣,最重要的是影響完全不一樣。地球歷史上的氣候變化不管怎么變,跟人類沒有任何關系,跟人類文明沒有關系,而現在氣候變化高度影響人類,所以這是完全不同的一個過程。
目前國際社會應對全球變暖的最主要措施是通過碳減排,包括我們國家正在進行的碳達峰和碳中和等各種行動,這是應對氣候變化的一個方面。
圖片來源:丁仲禮院士
還有另一個方面值得關注。
隨著各種極端天氣的不斷出現,我們也要進一步加強對氣候變化的適應。也就是說,氣候已經跟以前的不一樣了,我們不能依然用以前對付氣候異常的那些措施和方法對待它。我們要加強這種適應,就需要從基礎設施建設、防災減災意識的培養、災害發生之后如何響應等等多方面做出改變,把災害看成一個鏈條,從災害發生之前、發生時和發生后來整體應對,才能達到最大的防災減災效果。
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