汛期气候预测预警:防汛减灾的重要环节

汛期气候预测预警:防汛减灾的重要环节
2024年05月06日 06:25 中国科学报

■郑飞

中央气象台预计,五一假期结束后的一周内,我国广西、广东等地将有10级以上雷暴天气,东北、华北部分地区也会迎来10℃以上降温。

种种迹象表明,我国的气象灾害事件在今年春季已频繁爆发。今年汛期的气候形势将如何变化备受关注,需要进一步引起重视。

自今年4月起,我国华南等地逐步进入汛期,江西、广东降水总量打破同期历史纪录,其中广东龙门、佛冈等地仅4月份一个月的降雨量就超过常年4至6月份的总值,珠江流域北江发生百年一遇的特大洪水,南方多地受洪灾影响严重。

为何要关注汛期气候预测

汛期是一年中江河湖泊容易集中出现极端降水、形成洪涝灾害的特定时期。由于我国幅员辽阔,各流域所处的地理位置和气候条件不同,因此各地汛期的开始时间和持续时间有所差别。整体上从南到北,汛期开始的时间逐渐推迟,持续的时间也逐步缩短,这与主雨带位置的南北移动有关。

我国大部分地区受季风性气候控制,汛期是每年最重要的降水时期,这期间容易发生气候灾害,对我国经济建设和社会发展造成巨大损失。以2021年为例,华北地区雨季开始早、结束晚,平均降雨量为276.4 mm,较常年偏多1倍以上。而在更早的2016年汛期,全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,华东地区发生多次极端强降水事件,导致长江流域发生1998年以来最大洪水,海河流域出现1996年以来范围最广、强度最强的流域性暴雨过程。

为有效保障人民生产、生活并维护国家粮食、经济和社会安全,需要进行科学的防汛减灾工作、提高有关部门的应急响应能力。防汛减灾工作主要涉及“测、报、防、抗、救”等环节,其中,完善汛期气候预测可以提前预警可能发生的极端气候灾害事件,是整个防汛减灾工作的第一个重要环节,将为及时发布预警信息、转移群众避险、优化应急预案等赢得更多准备时间,为防汛减灾提供有力的科学支撑。

汛期气候预测的方法

我国所处的地理位置导致影响汛期降水的因子错综复杂,主要包括来自不同区域的海温、积雪、海冰等外强迫因素,以及热带、副热带和中高纬度地区大气环流的异常变化等。例如,备受气象学者关注的厄尔尼诺事件,在其衰减年的春夏季,西太平洋副热带高压会持续偏强,有利于引导水汽向中国东部地区输送,易造成中国东部地区降水偏多。而我国独有的青藏高原也有特殊影响,其冬季北部积雪异常偏多,会使黄渤海低层大气呈现异常反气旋式变化,有利于水汽输送到我国北方,导致华北及东北地区降水偏多。

由于影响因子繁多,汛期气候预测需要综合考虑多个前期气候信号对我国汛期降水分布和量值的影响。目前采用的气候预测手段主要包括数值气候模式、统计模型、人工智能等。

其中,数值气候模式是综合汛期之前的大气、海洋和陆表等多个圈层的演变过程和当前状态,通过计算机求解相应的数学物理方程,进而定量化预测汛期降水的空间分布。统计模型和人工智能则能够将特定的外强迫因子或自然变率作为前兆因子,利用这些信号分析历史时期与汛期气候要素的物理统计关系,预测当年汛期降水的分布特征。

目前针对汛期的短期气候预测,将多种预测技术融为一体来提高预测能力。比如采用动力-统计结合的多模式集成预测的方式,并融入资料同化、集合预测以及人工智能订正等新技术,能够提前约一个季度对我国多数地区降水趋势进行较为精准的预测,为后续防灾减灾工作提供重要参考信息。

但是,由于大气混沌效应的存在,极端降水事件的气候预测仍然在很大程度上受季节内、天气尺度扰动以及地形因素的影响,作用机制十分复杂。而目前各类模型对季节内尺度大气内部动力过程的气候异常变化特征尚无完备的再现能力,因此针对汛期具体降水落区的气候预测仍具有较大的不确定性,汛期降水的短期气候预测准确度仍需不断提高。

同时,受全球变暖影响,我国近年来极端降水事件呈现增多、频发、增强、趋广的态势,暴雨洪涝干旱等灾害的突发性、极端性、反常性越来越明显,突破历史纪录的水旱灾害事件频繁出现,汛期气候预测难度也在不断增加,防汛工作面临越来越严峻的挑战。

每年3月份,国家气候中心会组织全国十余家气候预测单位召开汛期气候预测会商会,共同商讨当年全国汛期气候趋势。

值得注意的是,由于未来几个月厄尔尼诺事件的衰减速度、热带印度洋和北大西洋海温异常的演变趋势、西北太平洋副热带高压和中高纬环流等诸多因素的变化尚未完全确定,因此2024年汛期降水预测结果仍有一定的不确定性。

全国各家气候预测单位将根据2024年春夏季海洋和大气环流等关键气候因素的实际演变趋势,及时滚动订正预测结果,给出更精准的汛期气候预警信息,以更好支持我国汛期防灾减灾工作。

(作者系中国科学院大气物理研究所研究员)

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