暴雨预警为什么难

李晴岚

近日，台风“海葵”对中国东南多地造成严重灾情，导致福建、广东、香港等地出现破纪录暴雨。香港天文台在9月7日晚11时至8日凌晨1小时，录得158.1毫米雨量，创下自1884年以来的最高纪录。深圳也创下了多个气象纪录，包括2、3、6、12、24、48、72小时最大滑动雨量，使得这次暴雨毫无争议地成为深圳有气象纪录以来最强暴雨过程。

然而，对此次强暴雨过程，深圳、香港两地的气象部门都没有及早向民众发出预报预警。这引发了一些疑问：在现代科技水平下，我们可以预测台风和天气，但似乎在预测台风降雨强度方面存在一定的不确定性。那么，为什么预测降雨强度如此困难？不确定性从何而来？

台风暴雨受多种因素的影响，是一个多个尺度天气系统相互作用的复杂过程。陈联寿和许映龙2017年指出，台风特大暴雨并不完全依赖于台风强度或内核对流强度，还和不同尺度环流系统与台风的相互作用、下垫面对台风环流的作用及台风上层云微物理过程有关。

首先，台风结构、路径、强度、移速、维持时间、尺寸，是影响台风降水分布的重要条件。传统研究认為，台风降雨的强度和分布主要受台风路径和强度的影响。一般相同背景下，台风强度越强，降水会越大。但受其他因素影响，有时强度低的台风引发的暴雨会比强度高的台风带来的降雨大。台风的路径一般决定了哪些地区将受到最大影响。伍荣生院士的研究指出，几乎每个台风都存在非对称结构，最主要表现形式为传播的螺旋雨带以及β效应中的通风流，螺旋雨带的非对称结构对台风强度具有重要影响。另外，研究表明在台风登陆过程中，其轴对称降水强度迅速减弱，该过程与台风强度密切相关，且平均而言台风强度越强，台风降水率、降水面积及总降水也越高，但极端降水特征与台风强度之间无确切关系。

其次，台风的移速越慢，它在上空逗留和维持低值系统影响的时间越长，造成的降水时间也越长，可能造成的降雨会越大。台风的尺寸大小也会影响台风降水的强度和分布，研究表明，台风的尺寸大小与台风降水指标之间有较好的相关性。

除了台风自身的因素外，大气环境背景、地形以及下垫面类型，同样对台风降水有重要影响。

低空急流等天气系统与台风耦合，有利于台风降水的发生。当环境场比较干燥时，登陆台风的影响范围比较小而且会迅速减弱；当环境场比较湿润时，台风能以较强的强度登陆并影响较大的范围。台风与西风槽相互作用，可导致台风远距离暴雨的发生；台风低压环流往往在低空形成一条宽广的偏东南风急流带，并成为暴雨区的主要水汽通道和能量通道。台风登陆前后，是下垫面环境改变最为剧烈的时刻，也是台风结构变化最为剧烈的阶段，结构突变会引起强度、路径和风雨的突变。最后，非均匀下垫面和地形的存在，使得登陆台风的降水呈现出明显非对称结构和局地化分布特征，对台风暴雨的增幅和特大暴雨的出现有重要影响。

总而言之，影响台风降雨的因素复杂多样。目前，台风暴雨的预报主要依赖于数值模式和动力—统计相结合的方法。然而，数值模式存在参数化和分辨率等局限性，其中的积云对流和云微物理参数化方案，难以精确模拟复杂的气象过程。而基于历史相似性的动力—统计方法，实际预报中存在很大的不确定性。因此，无论国际还是国内，对台风降水尤其是极端降水的预报能力仍在不断改进的过程中，台风降水预测仍然是一个具有挑战性的问题。