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              河南特大暴雨,從何而來

              2021-07-22 15:53 / 查看:1182

              2021年7月20日,河南省會城市城市鄭州普降暴雨,很快便打破了中國單小時降雨量的最大值的記錄。引發了嚴重的城市內澇,低洼地區的內澇很快便從沒過小腿,上升到齊腰深,進而沒過車頂。一座省會城市的正常生產生活秩序被打斷,公交、地鐵、航班停運。


              頃刻之間,一座城市便成汪洋

              (圖:網絡)

              而鄭州作為中國重要的鐵路交通樞紐,受災后也導致大量經過鄭州的火車停運。鄭州市內汽車、倉庫、一層底商浸泡在水中。這場暴雨造成的經濟損失難以估量。


              多輛高鐵及火車因暴雨停運,火車站及高鐵站內滯留了大量旅客

              (圖:網絡)

              鄭州位于中國北方,并不是氣候態降水的中心大值區。出現如此持續時間長、累積降水量大、強降水范圍廣、降水時段集中且極端性足夠強的降水,確實是令所有人都始料不及的事。

              那么鄭州為什么會出現如此強烈且集中的降水?氣象預報起不到作用嗎?


              換做誰估計都頂不住?。?月20日下午4點狀況)

              前所未有的暴雨

              對于中國北方來說,7月末與8月初副熱帶氣壓帶北移,季風從海洋中帶來濕潤的水汽,本來就是傳統的汛期。這一階段北方通常會迎來幾場大雨,城市中可能會出現內澇,有相關生活經驗的老者對此早已習慣。

              熱帶氣旋是季風氣候的重要參與者,每到夏季,一個接一個的臺風逼近大陸并形成大量降水,不過絕大部分都在登陸后減弱,很少能深入內陸

              (圖:NASA)

              鄭州靠近中國地形二、三級階梯的交界處,正好處在地形過渡區。地形抬升氣溫降低,空氣中所能承載的水蒸汽最大容量相應減?。庀罄锏膶I術語叫飽和水汽壓降低),水蒸氣就容易凝結成雨滴形成降雨。同時鄭州又處在北方相對靠南的位置,來自海洋的水汽更容易輸送到這里,所以每年這個時候連續幾天出現陰雨天氣是在正常不過的事

              由于南方遍布丘陵的緣故,第二、第三階梯的分界在南方并不明顯,但在北方,從河北到河南,分界非常明顯

              事實上這次暴雨也并不是突然來臨的,自17日起,南起南陽盆地,北抵太行山,河南西部、中部和北部都出現了較大范圍的強降雨天氣。其中嵩山、偃師、新密、伊川、登封五個氣象站打破了建站以來單日降水最大值的記錄,部分站點的新紀錄直接翻倍。其中新密站相當于一天下了往年大半年的降水量。

              在鄭州暴雨讓城市部分運轉陷入崩潰之前,多地都已出現了不同程度的洪澇災害

              (圖:微博@映象網)

              氣系統復雜多變、而降水的形成發展所涉及的物理過程多且復雜,因此即使在超算與芯片被看作強國科技競賽重點的今天,對于強降水等災害性天氣“定時、定點、定量”的精細化預報服務仍舊是當今的難點和重點。對于本次強降水,氣象部門早已發出相關強降水預報并進行監測預警服務,只是預報的降水中心相較于實況觀測更偏北。

              7月21日下午7點狀況:降水中心確實靠北了,豫北以及河北沿太行山一線的壓力增加了很多

              理論上講,在太行山山腳下的焦作可能會成為重災區,因為一方面受地形抬升影響,這里會迎來較大的降水量,另一方面山地巨大的降雨量形成地表徑流,變成山洪,最終流入平原時很可能經過焦作。泥石流、滑坡等次生災害對焦作周邊的村民來說也異常危險。所以焦作確實更需要對強降雨嚴加防范。

              太行山以南,焦作、新鄉、鄭州、開封這個范圍,正好是本次極限降水的核心區

              17日晚上焦作有關部門就下發了緊急通知,預計18~19日焦作市會迎來500毫米左右的強降雨,建議轉移財產到安全的地方,準備2~3天食品和飲用水,減少不必要的外出。20日暴雨的中心鄭州市距離預測地點并不遠,僅僅相隔一百千米。

              7月19日08時~20日08時降水預報(鄭州距離預報中心有一段距離)

              20日,很多鄭州人依舊早早起床準備上班,只是發現內澇足以打濕褲腿,很多原本駕車出行的人選擇轉換交通方式,所以那天地鐵的乘客尤其多。然而,接下來的暴雨超乎了絕大多數人的預料。

              20日晚,多人因特大暴雨而被困于地鐵中,即使是救援及時反應進行施救,但仍有不幸遇難者

              然而雨一直沒有停,下午4點至5點之間,鄭州本站1小時累計降水量達到201.9毫米,相當于去年鄭州總降水量的三分之一。遠超2002年7月2日廣東茂名創造的168.3毫米的記錄。成為遍布中國大陸的2418個國家級氣象站中,單小時雨量最大的一個。同時也創造了全球大中城市單小時降雨量的記錄。到了下班的時間恰逢水位上漲,幾百萬鄭州人的回家路變得異常艱險。

              最終,20日凌晨兩點到次日凌晨兩點,一天的時間,鄭州降水622毫米,相當于下了往年一年的降水量。作為對比,近日德國暴雨的重災區科隆,一天降水量尚未到達200毫米。本次鄭州大雨的夸張程度與危害性可見一斑。

              這個極其罕見的降水量高峰,一下子拉高了鄭州當天降雨量

              氣候異常的綜合影響

              不久前我局曾經介紹過今年北美洲異常高溫。全球氣候是一個整體,受北美這一事件的影響,副熱帶高壓提前大幅度北移,7月20日副高中心脊線位于中國東北,強盛的季風環流控制了南起三亞,北至北戴河的廣大區域。富含太平洋水汽的東南風在中國大部分區域暢通無阻。副高異常偏北是本次河南暴雨的大氣環流基礎。

              此時副熱帶高壓偏北,季風環流可以在以南的區域暢行無阻

              至于在季風暢通無阻的情況下,水汽為什么偏偏被輸送到了河南,就與最近在東海出現的臺風“煙花”、南海出現的臺風“查帕卡”有關了。兩個臺風正在發展過程中,對于水汽的控制能力還不夠強。尤其是臺風“煙花”其外圍形成的偏東低層急流,從太平洋上空源源不斷帶來充沛的水汽,大幅加強了對于陸地的水汽輸送,成為本次河南強降水的彈藥儲備。

              在臺風煙花與鄭州之間事實上形成了一條水汽走廊,將大量太平洋上的水搬到了鄭州上空,相當于遠距離空運巨量的降水彈藥

              其中臺風煙花的特殊性,是本次鄭州強降雨出現的重要因素。熱帶風暴煙花于7月18日生成,當時煙花還比較弱,無法牢牢控制周邊的水汽,而是在副高北移的基礎上變成了太平洋水汽的大型水泵,在副熱帶高氣壓帶與臺風之間形成了一條穩定的水汽輸送帶,將太平洋的水汽加速運送至中國。

              然而因為周邊其他臺風的出現,煙花變得非常穩定,滯留于暖流黑潮附近,吸收黑潮的能量迅速膨脹。

              將臺風的一小部分搬到鄭州,那就是大災害

              在7月18日水汽被臺風加速輸送到北京西部地區,引發了一場大暴雨。而這僅僅是“煙花”牛刀小試。到20日,“煙花”中心附近的風力已達12級,輸送水汽的強度進一步增加,以至于在它的加持下,鄭州上空5000米以內的大氣都被強勁的東南風控制。

              同理,來自印度洋的西南季風通常對中國大部分地區影響有限,如今被臺風“查帕卡”影響,長驅直入2000千米,來到中原大地與太平洋的水汽會師,對鄭州暴雨起到推波助瀾的作用。

              7月20日晚6點半大致狀況

              當水汽遇到伏牛山、熊耳山以及太行山后,遇地形強迫抬升,偏東急流攜帶的的暖濕氣團溫度快速下降,水蒸氣凝結成水滴,形成密集降水。同時,鄭州當地形成的低渦加劇了此次暴雨的強度。

              在副高北移、臺風、地形、當地形成利于降水的局地天氣系統的總和綜合影響下,鄭州暴雨就這樣發生了。

               

              本文來自微信公眾號:地球知識局,作者:斯文的樊學長

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