李晴嵐

近日，臺風(fēng)“?？睂χ袊鴸|南多地造成嚴重災(zāi)情，導(dǎo)致福建、廣東、香港等地出現(xiàn)破紀(jì)錄暴雨。香港天文臺在9月7日晚11時至8日凌晨1小時，錄得158.1毫米雨量，創(chuàng)下自1884年以來的最高紀(jì)錄。深圳也創(chuàng)下了多個氣象紀(jì)錄，包括2、3、6、12、24、48、72小時最大滑動雨量，使得這次暴雨毫無爭議地成為深圳有氣象紀(jì)錄以來最強暴雨過程。

然而，對此次強暴雨過程，深圳、香港兩地的氣象部門都沒有及早向民眾發(fā)出預(yù)報預(yù)警。這引發(fā)了一些疑問：在現(xiàn)代科技水平下，我們可以預(yù)測臺風(fēng)和天氣，但似乎在預(yù)測臺風(fēng)降雨強度方面存在一定的不確定性。那么，為什么預(yù)測降雨強度如此困難？不確定性從何而來？

臺風(fēng)暴雨受多種因素的影響，是一個多個尺度天氣系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜過程。陳聯(lián)壽和許映龍2017年指出，臺風(fēng)特大暴雨并不完全依賴于臺風(fēng)強度或內(nèi)核對流強度，還和不同尺度環(huán)流系統(tǒng)與臺風(fēng)的相互作用、下墊面對臺風(fēng)環(huán)流的作用及臺風(fēng)上層云微物理過程有關(guān)。

首先，臺風(fēng)結(jié)構(gòu)、路徑、強度、移速、維持時間、尺寸，是影響臺風(fēng)降水分布的重要條件。傳統(tǒng)研究認為，臺風(fēng)降雨的強度和分布主要受臺風(fēng)路徑和強度的影響。一般相同背景下，臺風(fēng)強度越強，降水會越大。但受其他因素影響，有時強度低的臺風(fēng)引發(fā)的暴雨會比強度高的臺風(fēng)帶來的降雨大。臺風(fēng)的路徑一般決定了哪些地區(qū)將受到最大影響。伍榮生院士的研究指出，幾乎每個臺風(fēng)都存在非對稱結(jié)構(gòu)，最主要表現(xiàn)形式為傳播的螺旋雨帶以及β效應(yīng)中的通風(fēng)流，螺旋雨帶的非對稱結(jié)構(gòu)對臺風(fēng)強度具有重要影響。另外，研究表明在臺風(fēng)登陸過程中，其軸對稱降水強度迅速減弱，該過程與臺風(fēng)強度密切相關(guān)，且平均而言臺風(fēng)強度越強，臺風(fēng)降水率、降水面積及總降水也越高，但極端降水特征與臺風(fēng)強度之間無確切關(guān)系。

其次，臺風(fēng)的移速越慢，它在上空逗留和維持低值系統(tǒng)影響的時間越長，造成的降水時間也越長，可能造成的降雨會越大。臺風(fēng)的尺寸大小也會影響臺風(fēng)降水的強度和分布，研究表明，臺風(fēng)的尺寸大小與臺風(fēng)降水指標(biāo)之間有較好的相關(guān)性。

除了臺風(fēng)自身的因素外，大氣環(huán)境背景、地形以及下墊面類型，同樣對臺風(fēng)降水有重要影響。

低空急流等天氣系統(tǒng)與臺風(fēng)耦合，有利于臺風(fēng)降水的發(fā)生。當(dāng)環(huán)境場比較干燥時，登陸臺風(fēng)的影響范圍比較小而且會迅速減弱；當(dāng)環(huán)境場比較濕潤時，臺風(fēng)能以較強的強度登陸并影響較大的范圍。臺風(fēng)與西風(fēng)槽相互作用，可導(dǎo)致臺風(fēng)遠距離暴雨的發(fā)生；臺風(fēng)低壓環(huán)流往往在低空形成一條寬廣的偏東南風(fēng)急流帶，并成為暴雨區(qū)的主要水汽通道和能量通道。臺風(fēng)登陸前后，是下墊面環(huán)境改變最為劇烈的時刻，也是臺風(fēng)結(jié)構(gòu)變化最為劇烈的階段，結(jié)構(gòu)突變會引起強度、路徑和風(fēng)雨的突變。最后，非均勻下墊面和地形的存在，使得登陸臺風(fēng)的降水呈現(xiàn)出明顯非對稱結(jié)構(gòu)和局地化分布特征，對臺風(fēng)暴雨的增幅和特大暴雨的出現(xiàn)有重要影響。

總而言之，影響臺風(fēng)降雨的因素復(fù)雜多樣。目前，臺風(fēng)暴雨的預(yù)報主要依賴于數(shù)值模式和動力—統(tǒng)計相結(jié)合的方法。然而，數(shù)值模式存在參數(shù)化和分辨率等局限性，其中的積云對流和云微物理參數(shù)化方案，難以精確模擬復(fù)雜的氣象過程。而基于歷史相似性的動力—統(tǒng)計方法，實際預(yù)報中存在很大的不確定性。因此，無論國際還是國內(nèi)，對臺風(fēng)降水尤其是極端降水的預(yù)報能力仍在不斷改進的過程中，臺風(fēng)降水預(yù)測仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。