大气不稳定性越强，可预报性就越低

每经记者：丁舟洋 王紫薇 每经编辑：段炼,陈俊杰

近期，多地酷暑难熬，高温热浪与极端暴雨频发。

8月4日7时5分，湖北省武汉市气象台发布高温红色预警信号：预计4日白天，武汉市大部分地区最高气温将升至39℃~40℃，部分街道（乡镇）可达41℃以上，注意加强防范。

8月4日9时10分，北京市气象台发布暴雨橙色预警信号：预计4日12时至5日8时，大部分地区将出现1小时雨量70毫米或6小时雨量100毫米以上的强降水。北京丰台区、房山区、门头沟区发布暴雨红色预警。

8月4日13时，北京市升级发布暴雨红色预警信号，预计最强降雨集中在4日18时至5日5时。北京市防汛指挥部启动全市防汛一级应急响应，请市民注意安全防范，并要求市民非必要不外出，非必要不要求员工到岗上班……

一个事实是，随着全球气候变暖，我们还将面临更频发、广发、强发、并发的极端天气事件。以极端降雨为例，精准预报难度在哪？如果无法苛求极为精准的预报，预警链怎样有效运转才能将灾害损失降到最低？带着这些问题，《每日经济新闻》记者（以下简称NBD）专访了北京大学物理学院大气与海洋科学系教授张庆红。她专攻中尺度气象学方向以及与其相联系的严重灾害性天气研究，同时担任联合国世界气象组织High Impact Weather Project（高影响天气项目）国际协调办公室主任，致力于推进冰雹、暴雨等高影响天气的研究、国际合作及公民科学。

大气的不稳定性越强，大气的可预报性就越低

NBD：极端降水的精准预报目前真的很难做到吗？

张庆红：举例而言，我们此前研究过2021年郑州“7·20”特大暴雨，得出的最重要结论是：这场暴雨如果再发生一次，以目前的科学发展水平，我们仍很难预测到“具体哪个小时将在郑州降下201.9毫米的雨水”，也就是对极端短时强降水很难做定时、定点和定量的预报。

今年5月到7月，我参加了一个美国的大型冰雹观测计划。观测计划由全球100多位研究人员组成，投入上千万美元，配备了4部移动雷达车等现代化观测设备。我们两个月时间，每天早上做预报，预测在哪个地点、大概什么时间段会出现冰雹天气，然后根据预报结果追雹。结果是，一共预报了24个冰雹日，大概5~7次地面没有发现冰雹。这已是目前世界高水平的预报，仍然存在不确定性。

NBD：精准预报极端降雨面临的主要挑战是什么？

张庆红：极端降水的可预报性受限于目前的观测系统、天气预测模型，以及天气系统本身的动力过程等。观测系统的误差来自观测设备本身，还有观测系统空间分布引起的可代表性误差。即使观测系统和天气预报模型是完美的，极端降水的可预报性仍然受其本身的非线性等动力过程约束。

总体而言，极端降水的可预报性在气候变暖的背景下面临更大的挑战。大气温度升高，可以容纳水汽的能力也随之增加。可以这么理解：大气中贮存的“能量”更高了，这个能量一旦被释放，它就可能产生更强的降雨。大气的不稳定性越强，大气的可预报性就可能越低。

NBD：北方地区夏季暴雨主要受什么影响？

张庆红：大气环流是影响地球降水空间分布和强度的核心因素之一。2021年7月20日，河南暴雨之后，我和我的学生把1979~2021年发生在华北平原所有的大气环流型做了一个统计和分类，归纳出9个类型。

郑州暴雨属于T8型，这次北京极端降水事件（即北京近期147小时强降雨天气过程，其中7月28日北京市气象台升级发布全市范围内的暴雨红色预警）的大气环流也属于这一类。历史上这种环流型在北京地区产生过极端降水，（1979~2021年）北京地区极端强降雨已出现5次以上。

NBD：还有哪些极端天气在预报上有难度？

张庆红：雷暴、冰雹、龙卷风等极端天气因其空间尺度小和突发性，均很难预报。世界气象组织把野火也归为极端灾害天气，起火原因多样，目前也很难预报。

热带变宽，整个热带的北界和南界都扩展了

NBD：全球更高频的极端天气与全球变暖有关系吗？

张庆红：全球变暖让极端天气事件的频率增加、强度增强，这件事是肯定的。但具体到某一次极端天气上来，比如这次北京极端降水是不是全球变暖引发的？那还有争议。

现阶段我们发现，全球变暖已经导致局地大气环流发生了变化。比如，美国西雅图以往每年冬天几乎一直下雨，但去年冬天西雅图的雨水明显减少。与此同时，原本冬季天气还可以的温哥华，去年冬天却几乎天天下雨。所以有人就怀疑冬季的雨带是不是往北移了？

NBD：副热带高压的北移是真的吗？进而会带来北半球雨带的北移？

张庆红：今年夏季副热带高压的确较往年同期偏北。一些科学家提出，副热带高压平均位置可能已经发生北移。

全球气候变暖指的是全球平均温度升高，但不意味着全球每个地方的气温都升高了，也许个别地方平均温度还降低了。局地热量收支的变化可能就导致了大气环流的变化，这一改变已带来目前大家公认的一个事实——热带明显变宽了，整个热带的北界和南界都扩展了。

如果全球持续变暖，大气中的不稳定能量会越来越强。那么一旦触发，就很可能造成更强的极端降水，包括龙卷风、冰雹等极端天气。

前年欧洲地中海地区发生了一次超大冰雹。在这场冰雹发生前期，当地经历了持续一个月的高温热浪，高温热浪刚刚结束之际，意大利下了非常大的冰雹。

极端天气预警，不再只是大气科学的问题

NBD：当气候变暖让极端天气更高频，全社会应如何应对？

张庆红：这是个很复杂但也很重要的问题。其实早在几年前，世界气象组织就提出“全民早期预警”倡议（Early Warning for All），目的就是在全球变暖背景下，更好地保护地球上的每一位公民，特别是发展中国家和欠发达地区人民的人身安全，免受极端天气事件的威胁。

这对全球各国来说都是很大的挑战。这张图（见右上）比较形象地展示了从上游观测到天气预报、灾害预报、影响预报以及预警的各个环节，在这个链条里，当预警信息从观测到预报逐层往下发放，链条中所有信息都要完整、正确并及时传递至下一环节。

链条的六个环节中间隔着五道壕沟，都需要用一座座“桥”来将它们搭建起来。任何一座“桥”出现一点问题，就可能导致满盘皆输。所以我们提出一个概念：预警链的有效运转需要全社会协同合作，政府、科研机构、媒体、公众，缺一不可。

NBD：现在的极端天气预警，不再只是大气科学的问题？

张庆红：对，它是跨学科、跨部门的系统工程。比如你们作为媒体，通过传播科学知识、解读风险信息，也是这个链条中的一环。

比如最后一个环节，涉及心理学范畴。我们所有的预警里，有时候会出现空报的情况。就像“狼来了”一样，一旦出现空报，公众就会降低对下一次预警的信任，所以我说这是一个综合的学科。

NBD：我们的城市是不是也需要建立相应的机制，去适应这种极端天气？

张庆红：我了解到的情况是，我们的城市建设，比如说它的排水能力，几乎都是按照历史数据，比如过去几十年最大降雨量，这样的数值做参考而设计的。如果极端降水强度增加，那这个标准就不够匹配，就可能造成城市内涝多发。如果建设未来的新城市，那我们需要把全球持续变暖的因素考虑进来，更新建设理念。

对于已经建成的城市，硬件方面短时间很难改善，我个人认为要用“后天补救”的方法，“软件建设”非常必要且重要。也就是让预警链条更有效地运转，比如特大暴雨预警时，转移预案的敏捷启动。