作者：張濤（中央氣象臺首席預報員）
7月和8月是防汛最關鍵的時期。今年入汛以來，強對流帶來的災害性天氣屢屢造成人員傷亡，引發社會關注。
“未雨綢繆”是中華民族幾千年來人與自然災害鬥爭中積累的寶貴經驗。雖然天有不測風雲，但在風雲衛星、雷達等監測技術手段日新月異的今天，面對強對流天氣能否利用資訊化等科技手段，加強對風險的“監測―研判―預報―預警”，按照極端天氣情況完善應急預案？極端暴雨天氣來臨時，城市和公眾如何應對？本期我們請中央氣象臺首席預報員張濤講解天氣監測和氣象預警知識；同時介紹深圳市氣象局和湖南省氣象局的防災減災經驗。
在我國，造成氣象災害的主要原因之一是極端天氣，尤其是強對流天氣。什麼是強對流天氣呢？主要是風雨雷電雹等天氣現象的集合體。
中國氣象局日前公佈的統計資料顯示，本世紀以來，我國平均每年因氣象災害造成的直接經濟損失高達2900億元，可見氣象災害對人民生命財產安全造成了嚴重影響和威脅。
那麼，如何理解現代氣象預報，氣象防災發揮的作用有多大？強對流天氣來臨之前，政府和公眾如何未雨綢繆？
7月29日，河南浚縣，救援人員和群眾一起加固大堤。新華社發
1.強對流雲系如“象群狂奔”
古諺雲：“早霞不出門，晚霞行千里。”又云：“日入胭脂紅，無雨也有風。”
古人觀天象知天氣，是靠日常生活經驗觀察。
現代天氣預報是一門科學，是基於科學的大氣探測網體系、資料儲存和傳輸體系、超級計算機數值模擬體系以及具有科學素養的人來綜合做出的，氣象衛星、雷達等為其構建了監測網。
就如冰箱和網際網路一樣，天氣預報是現代科技發展的成果之一，受益也受制於各方面科技的進展。
具體天氣的預報可靠性是有限的和變化的，並且不同型別的天氣可預報性差異也極大。一般而言，冷季天氣預報總體可靠性可以達到5～10天，暖季則3～5天可靠性就會大打折扣。大範圍的天氣現象可以較早預報（數日），局地性的天氣現象有時候連提前幾分鐘都不可能。
另外，某段時間、某片地區可能出現和具體時間、具體地點將要出現是完全不同的兩個概念。比如，某天北京有雷陣雨，和某天下午2點某廣場有雷雨這兩種表述是根本不同的，前者提前數日也沒問題，後者哪怕當天也很難可靠。
8月6日，颱風“盧碧”過境，福建多地遭遇強降雨。新華社發
各類降雨的雲系中，強對流的積雨雲可以造就更密集的大雨滴。所以，絕大多數暴雨是由強對流造成的，還有雷電、陣風、冰雹、龍捲等。
同一個對流體或者說同一塊積雨雲的不同位置造成的天氣型別和強度是不盡相同的，典型的表現如“雹打一條線，風雨一大片”等，各處的風雨強度又是不均勻的。另外“山雨欲來風滿樓”其實很好的形容了風一般比雨先到的特點。而龍捲這種只在單體某個位置產生的系統，一般直徑只有幾十米到幾百米。
由於強對流既可以單獨個體帶來天氣，又可以單體的叢集形式出現，因此強對流天氣具體影響的時空、型別及強度都非常複雜。空間尺度可以從幾十米到幾千公里不等，時間尺度相應可有從幾十秒到幾天的變化的複雜局面。同一個過程，有的地方和風細雨，有的地方狂風暴雨，有的地方電閃雷鳴，有的地方冰雹龍捲。
如果把單個強對流天氣系統比喻為一頭象，那麼當強對流天氣系統以大規模叢集出現時，強對流天氣雲系就像是“象群狂奔”了。比如今年5月10日至11日的南方強對流天氣，範圍大且非常劇烈，好比一個狂奔的“象群”，自西向東從重慶、貴州一路跑到了浙江、江蘇，影響了我國長江中下游廣大地區。
2.強對流天氣預報：潛勢預報和臨近預警/警報
氣象部門釋出的天氣預報一般只說結果：主要包含了時間、地點、型別、強度等資訊，核心就是天氣落區，有時候就是一個地圖上的“圈圈”。
有時候吃瓜群眾有話要說：小半個中國都圈進去了，時間跨了整整12個小時，就這？
但是天氣預報產品就是這樣，這其實是個潛勢預報：即強對流天氣還沒發生，但發生的可能性很大。
從科學的角度，強對流天氣系統的出現需要具備很多物理條件，這些資料會受觀測和模擬的誤差影響，還受尚不知道的某些因素影響。這些已經足以影響預報結果的準確度了。
這是潛勢預報的最主要的困難。即不論預報的把握大還是小，它只能是個可能，術語叫機率。
強對流天氣的潛勢預報，一般可以提前幾個小時到幾天做出，可以說在大致的時間、大致的區域、大致的天氣型別和強度，都有很高的可信度，但確實不能精準知道準確出現的時間和地方。
潛勢預報是沒出現時預測其出現的可能性，已經出現或部分出現之後的預報就叫臨近預報/警報。臨近預（警）報的製作依賴於監測，一般 形式為發出藍黃橙紅四個級別的預警訊號。
顏色升級意味著天氣的強度和影響範圍越大。中央氣象臺的預警不管是什麼顏色其實都是潛勢預報，省市縣三級地方臺的各色預警訊號，有的相當於臨近預（警）報，有的類似潛勢預報，這根據不同的天氣情況和不同的釋出單位而不同，省級的更接近於潛勢預報，市縣的更接近臨近預報。
臨近預警很準嗎？能提前多久？如果與潛勢預報相比，當然是準太多了，因為已經看到了嘛。但與絕對意義上的精準相比，依然做不到，雖有規律但無定數。
臨近預（警）報一般是相對精準的，但這個時間只能提前幾分鐘到幾個小時。如何做監測和臨近預警？這個技術有一部分與潛勢預報相通，我們目前主要透過天氣雷達、氣象衛星和加密的地面氣象觀測等資料來捕捉強對流天氣，然後根據它的蹤跡和周邊物理條件預測其移動和生消演變。這裡面其實有很多的困難，比如大網撈小魚。
大網撈小魚是怎麼回事？原則上，綜合應用各種觀測手段的優點，我們基本可以很準確監測。但是，每種觀測手段都有其侷限性和缺點。比如說，龍捲風直徑一般只有幾十米到幾百米，我們看看各種最主要最強大的工具如何抓它。
地面氣象站：當前加密觀測站的距離最近也相隔幾公里（幾十年前更是相距上百公里）以上。
氣象雷達：單說近視（解析度），也就是雷達影象上一個畫素點的大小所代表的實際空間大小，離雷達近的可以有幾百米範圍，離雷達遠的有幾公里甚至十幾公里，畫素點的標值其實是這一大片地方的平均值。
氣象衛星：能24小時盯著一個地方看的衛星叫靜止氣象衛星，但它在赤道上空三萬六千公里，可見光影象一個畫素點代表至少方圓1公里大。離得近的極軌氣象衛星一個畫素點倒是能到幾米幾十米了，但一般它一天只能看同一個地方兩次，相隔12小時。
龍捲風就是這些觀測大網裡面的漏網小魚。這也就是如果沒有目擊，我們就只能透過調查災情的特點來確認是否有龍捲風的原因。
總之，強對流天氣的預報大致分兩步走兩個型別。潛勢預報：強對流天氣系統尚未發生，它可能會在哪裡發生？臨近預警/警報：強對流天氣系統已經發生或部分發生，它如何生消？會去哪裡？是風雨雷電什麼天氣？什麼強度？兩者技術路線方法、準確度和時間提前量其實是大不相同的。
7月暴雨期間，河南救援人員在轉移滯留災區的群眾。新華社發
3.今年洪澇災害兩大原因：罕見極端特大暴雨、災區地形不利
今年河南和湖北的特大暴雨天氣過程，在有記錄的氣象歷史上極其罕見。我找不到比“史上罕見的極端特大暴雨”，更合適準確的說法了。
比如河南鄭州，大幅度破紀錄：（這裡以20時-20時的國家站日雨量為準）原紀錄是189.4毫米（1978年7月2日），本過程7月20日552.5毫米將原紀錄提高到近3倍。
部分地區大到暴雨，局地大暴雨：河南中北部400～600毫米，部分地區600～800毫米，局地近1000毫米（特大暴雨達標量為250毫米），這已經大大超過了當地的年均雨量。
破全國紀錄：7月20日16時至17時的1小時雨量鄭州站201.9毫米，打破中國大陸小時雨強的原歷史記錄198.5毫米。
一般的強降雨事件像“淋浴”，河南這次暴雨如“泡澡”。且不說“海綿城市”沒有建好，即便建好的“海綿城市”，或許也只能應對“淋浴”，遇到“泡澡”的暴雨也大機率無能為力。大面積的短時間內發生的超強降雨，是造成災難局面的主要原因。
內陸沖積平原的地勢是嚴重洪澇形成的第二個重要原因。
河南這次遭遇極端降雨的區域，正好是黃河下游的起始段，千萬年來黃河的洪水挾帶黃土高原的大量泥沙，衝下中國地形第二階梯後在地勢平緩的下游地區鋪開沉積，這就是黃河沖積平原的由來。
我們都熟知的歷史故事中，禹父鯀以堵治水失敗，而大禹以開山疏導終於成功。但事實上，在季風降雨、大量泥沙和平坦地形三者的共同作用下，疏導是不可能單獨成功的，疏堵結合才是治水的真實歷史。
千百年來黃河兩面築堤防洪，行洪河道不斷淤積抬高，早在千百年前黃河就已經成為高出兩岸的“地上懸河”，在一定條件下就決溢氾濫，改走新道。黃河下游河道遷徙變化的劇烈程度，在世界上是獨一無二的。
河南這次暴雨成災，是在獨一無二的地形上，短時間內降下的即便在季風氣候史上也極其罕見的極端降雨。
長江流域也是比較容易發生洪澇的地方。
8月11日21時至8月12日9時，湖北隨縣柳林鎮累計降雨503毫米；12日4時至7時降雨量達373.7毫米，5時、6時連續兩個小時降雨量超過100毫米，均為有氣象記錄以來的極值。柳林鎮鎮區三面環山，成為洪水聚集地，後來平均積水深度達3.5米，最深處達5米。
總的來看，我國不少地方的地形容易發生洪澇災害，隨著氣候變化，極端暴雨越來越常見，各地需更加重視防災減災建設，未雨綢繆做好防汛工作。
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目前，我國能提前38分鐘釋出強對流天氣預警，比“十二五”末提高了16分鐘；
氣象預報逐步從傳統的天氣氣候預報預測向氣象災害風險預警延伸拓展。
我國目前已建成由近7萬個地面氣象觀測站、224部天氣雷達、6顆風雲氣象衛星組成的立體綜合觀測體系；
全國暴雨預警準確率達89%；
颱風路徑預報24小時誤差減小到70公里。
《光明日報》（ 2021年08月19日 16版）
來源:光明網-《光明日報》