近日，甘肅、青海等西北省份連續(xù)遭遇強(qiáng)降雨襲擊，多地啟動(dòng)洪水防御Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)。曾經(jīng)“十年九旱”的西北地區(qū)，如今正頻繁面臨暴雨威脅，防汛形勢(shì)嚴(yán)峻。

中國(guó)科學(xué)院院士、大氣科學(xué)家黃建平指出，在全球變暖背景下，西北干旱區(qū)極端降水事件呈現(xiàn)“強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)”的新特征。“短時(shí)強(qiáng)降水—山洪—城市內(nèi)澇”鏈?zhǔn)綖?zāi)害已非偶然個(gè)案，正逐漸成為一種頻發(fā)態(tài)勢(shì)。

黃建平長(zhǎng)期致力于半干旱氣候變化研究，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建成國(guó)際領(lǐng)先的半干旱氣候綜合觀測(cè)系統(tǒng)，多項(xiàng)原創(chuàng)性研究成果為理解西北地區(qū)氣候演變和極端天氣發(fā)生機(jī)制提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

近年來(lái)，西北干旱—半干旱區(qū)的降水量和徑流量持續(xù)增加，部分干涸湖泊水位回升，洪水事件更加頻繁。但降水增加并非均勻分布，整體呈現(xiàn)“東多西少”的空間格局。極端降水事件的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間顯著增加，特別是在新疆北部、河西走廊及隴中地區(qū)。以蘭州為代表的城市，突發(fā)性強(qiáng)降水事件的增多趨勢(shì)十分明顯。

這種變化與全球氣候變暖密切相關(guān)。氣候變暖導(dǎo)致大氣持水能力增強(qiáng)，同時(shí)北極增溫和熱帶氣旋活動(dòng)變化也間接調(diào)整了水汽輸送路徑，使更多水汽能夠深入內(nèi)陸，為西北極端降水提供了必要條件。

2023年“杜蘇芮”臺(tái)風(fēng)引發(fā)華北特大暴雨，而西北地區(qū)近年來(lái)也出現(xiàn)“短時(shí)強(qiáng)降水—山洪—城市內(nèi)澇”鏈?zhǔn)綖?zāi)害。這類災(zāi)害在西北地區(qū)已非偶然個(gè)案，正逐漸成為一種頻發(fā)態(tài)勢(shì)。核心原因包括全球變暖導(dǎo)致大氣能量和水汽含量增加，副熱帶高壓北抬使得水汽更深入西北內(nèi)陸，改變了區(qū)域降水格局。此外，西北多山地丘陵地形，強(qiáng)降水易迅速匯聚形成山洪，沖擊下游城鎮(zhèn)。城市化進(jìn)程中的地表硬化、河道侵占、排水系統(tǒng)能力不足等問(wèn)題削弱了自然調(diào)蓄功能，放大了極端天氣的致災(zāi)效應(yīng)。

西北城市的氣候脆弱性主要體現(xiàn)在自然條件先天不足、社會(huì)經(jīng)濟(jì)承災(zāi)能力弱以及應(yīng)對(duì)極端暴雨能力弱。例如，降水集中且變率大，易發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)；地處河谷盆地，暴雨更易引發(fā)山洪；生態(tài)本底脆弱，土壤保水能力差，遇強(qiáng)雨更易形成徑流與地質(zhì)災(zāi)害。快速城市化擴(kuò)大了承災(zāi)體暴露度，部分基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)基于歷史氣候，難以應(yīng)對(duì)超越歷史極值的極端事件。老城區(qū)排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不高，應(yīng)對(duì)極端暴雨比較吃力。

目前，得益于數(shù)值預(yù)報(bào)模式進(jìn)步和多源資料融合應(yīng)用，對(duì)西北地區(qū)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)能力穩(wěn)步提升。然而，西北地形復(fù)雜，觀測(cè)站點(diǎn)相對(duì)稀疏，對(duì)局地突發(fā)性、對(duì)流性極強(qiáng)的暴雨預(yù)報(bào)仍是巨大挑戰(zhàn)。未來(lái)提升預(yù)警能力需依靠構(gòu)建“空—天—地”一體化的精密監(jiān)測(cè)網(wǎng)，發(fā)展公里級(jí)甚至更精細(xì)化的區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)模式，深化人工智能技術(shù)在數(shù)據(jù)融合、預(yù)報(bào)解釋應(yīng)用中的運(yùn)用，優(yōu)化以預(yù)警信號(hào)為導(dǎo)向的“叫應(yīng)”機(jī)制。

將氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為防災(zāi)建議是一個(gè)系統(tǒng)性過(guò)程，主要包括降尺度與精細(xì)化、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與制圖、制定適應(yīng)性對(duì)策和動(dòng)態(tài)更新與路徑適應(yīng)。例如，利用區(qū)域氣候模式和高分辨率數(shù)值模型生成更高分辨率的未來(lái)氣溫、降水等要素預(yù)估產(chǎn)品，結(jié)合城市下墊面信息和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)開(kāi)展暴雨內(nèi)澇、高溫?zé)崂说葹?zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出針對(duì)性建議，并定期更新預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

有效合作是提升城市氣候韌性的關(guān)鍵。理想模式下，氣候科學(xué)家提供未來(lái)氣候風(fēng)險(xiǎn)信息，規(guī)劃水利部門據(jù)此修訂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)整工程布局、優(yōu)化管理方案。然而在實(shí)際合作中，“數(shù)據(jù)壁壘”和“政策落地難”仍是普遍存在的挑戰(zhàn)。破解之道在于建立跨部門協(xié)作平臺(tái)，推動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與共享，科學(xué)家需提供更貼近決策需求的產(chǎn)品，決策者需提升風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，將氣候適應(yīng)納入長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，探索基于風(fēng)險(xiǎn)的投融資機(jī)制。

我們的模擬顯示，由于氣候變暖，未來(lái)蘭州可能遭遇比歷史記錄更猛的暴雨。這些結(jié)果為修訂防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)提供了關(guān)鍵依據(jù)。傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)基于“氣候平穩(wěn)性”假定，采用歷史數(shù)據(jù)推算設(shè)計(jì)值。我們建議采用最新延長(zhǎng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)重新計(jì)算設(shè)計(jì)值，引入“非平穩(wěn)性”頻率分析理論，定量估算未來(lái)時(shí)期的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，考慮增設(shè)“氣候變化調(diào)整系數(shù)”或直接采用未來(lái)預(yù)估結(jié)果設(shè)定新標(biāo)準(zhǔn)。

西北城市傳統(tǒng)上依賴工程性措施、預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急管理來(lái)應(yīng)對(duì)“旱澇急轉(zhuǎn)”。未來(lái)，隨著降水變率加劇、極端性增強(qiáng)，這些傳統(tǒng)措施存在失效風(fēng)險(xiǎn)。我們的研究證實(shí)，某些區(qū)域的暴雨系統(tǒng)存在地形強(qiáng)迫增強(qiáng)效應(yīng)。蘭州所處的黃河河谷地形及其周邊山地對(duì)氣流的動(dòng)力抬升和輻合作用顯著，使水汽集中、降水效率增高，往往導(dǎo)致暴雨強(qiáng)度比周邊地區(qū)更大，局地性更強(qiáng)。

基于科學(xué)識(shí)別的“高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域”進(jìn)行優(yōu)先投入，是提升氣候適應(yīng)效率、優(yōu)化資源配置的核心原則。我們的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型能夠識(shí)別出蘭州未來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。根據(jù)目前的分析，黃河及其主要支流河道沿岸洪泛區(qū)、濕陷性黃土溝壑區(qū)與山前斜坡帶、城市低洼易澇區(qū)及排水系統(tǒng)能力不足區(qū)、已查明的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)影響區(qū)均為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。這些區(qū)域的識(shí)別可為蘭州市國(guó)土空間規(guī)劃、災(zāi)害防治及應(yīng)急資源布局提供直接的科學(xué)依據(jù)。