洪水回顾 | 从历史的视角看河南“7.20”暴雨
FLOOD STUDY
We are Long's group
2021年7月22日10点，中央气象台全国小时降雨排行前10名中已经鲜有河南城市的影子。
至此，霸屏近一周之久的河南“7.20”暴雨终于偃旗息鼓，消散在巍巍太行。
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大家都在谈论这场暴雨本身，而我想回顾一下历史。
中国从来不缺极端暴雨和洪水，其中黄淮海平原便是这“不速之客”最为频繁的造访地。八百里太行纵贯南北，与秦岭东脉（主要是伏牛山）共同构成了我国二三级阶梯分界线的中段，同时也为极端暴雨洪水的发生提供了有利的地理环境。中国大陆诸多点极端暴雨和洪水记录诞生于此（图1中红点和黑点标记代表洪水记录，系笔者未发表成果）。
图1 黄淮海平原历史洪水记录分布（笔者未发表成果，转载请注明来源“洪水科研笔记”）
1975年8月，台风Nina在伏牛山前形成持续强降雨，最大1小时降雨量218 mm，最大3小时降雨量495 mm，最大6小时降雨量830 mm（位于河南林庄），后者也是世界点降雨记录保持者。破纪录的暴雨产生了破纪录的“75.8”洪水，导致直接死亡21000人，间接伤亡人数以百万计，被评为人类历史上最为惨重的自然灾害之一（Yang et al., 2017，如图2）。
图 2 “75.8”洪水过后实景（照片来自网络）
再来，1963年8月，海河南系发生罕见特大暴雨，河北邢台獐么乡7天降雨量2050 mm，为我国大陆点降雨记录，持续强降雨产生的洪水总量高达330亿m3，大水围困天津城数月之久，史称“63.8”洪水（中国历史大洪水，中国书店）。1996年8月，台风Herb登陆晋冀交界，最大中心雨量473 mm，造成465条中小河流同时发生洪水，是中国历史上同步范围最大的一次洪水过程(Yang et al., 2019)。
再说两个最近几年发生的例子，2016年7月19-20日太行山南麓的暴雨以及2012年发生在北京的“7.21”暴雨，研究城市洪水的人对后者尤其不陌生，北京“7.21”暴雨几乎被认为是城市洪水研究领域的“头号公敌”。更早还有1939年和1917年发生在海河（尤其是南系）的两次暴雨洪水。据记载，冀南和豫北地区当时可谓是一片泽国，处于九河末梢的天津城也是路可行船。
这些发生在黄淮海平原的历史暴雨洪水，个个都曾经“倾国倾城”，在历史长河中留下沉重的一笔。
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唉，人类是善于遗忘的动物。
扯远了，再回来说说河南“7.20”暴雨。
台风烟花远距离的水汽输送为这次河南“7.20”暴雨提供了充足的水汽来源，偏北偏强且稳定少动的副热带高压阻断了低涡切变北上的路径，使得对流活动持续锚定在太行山南麓，形成“列车效应”。异常的水汽输送加稳定的环流形式几乎是形成我国特大暴雨的“最佳拍档”。这里说的水汽输送异常，不仅指输送强度的异常（参考2016年“7.20”暴雨相关研究），也更加强调水汽来源的异常。我国华北地区暴雨集中在7月下旬和8月上旬，也就是通常所说的“七下八上”。从多年平均的水汽输送路径来看，水汽贡献主要来自西南方向上的低空输送，水汽自孟加拉湾穿云贵高原，一路北上（如图3）。
图 3 华北暴雨典型水汽输送路径（笔者未发表成果，转载请注明来源“洪水科研笔记”）
这次河南“7.20”暴雨的水汽来源则主要是太平洋，而非西南源区，属于水汽来源异常。相比于西南水汽输送，太平洋的水汽没有沿途翻山越岭的损耗，更加强劲丰沛。此外，太行山的南北走向使得东进的水汽更容易受到地形辐合抬升的作用，从而形成强降雨。类似的案例还有海河“63.8”暴雨和1939年海河南系暴雨（水汽输送异常分布如图4所示）。
图 4 1963年和1939年暴雨水汽输送异常（笔者未发表成果，转载请注明来源“洪水科研笔记”）
以“63.8”暴雨为例，彼时台风Besse为暴雨的维持提供了源自太平洋的大量水汽和不稳定能量补给（除了西南涡切变和切断低压合并的影响外），直接创造了河北獐么7天2050 mm的中国点降雨记录。所幸， Besse最终并没有登陆我国，只是远远地“助攻”了一把。当地人回忆“63.8”暴雨，称“那雨下得如同天漏了一样，像是女娲补天遗漏的地方”。因此，河北獐么乡也被称为“中国大陆的雨极”（如图5）。
图 5 河北邢台市獐么乡（图片来自网络）
这次河南“7.20”暴雨虽未超过“75.8”这样的极端大洪水，但与黄淮海平原的一些历史大洪水相比已是不相上下。最大1小时201mm的降雨量仅次于台风Nina保持的中国纪录，也打破了多个城市的历史点降雨记录，郑州3天下了一年的雨量。然而，媒体中普遍提及此次暴雨强度为“5000年一遇”（可以简单理解为每年发生同等及以上量级暴雨的概率是1/5000，几乎约等于0），笔者认为有夸大之嫌，毕竟有数据为证。
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历史总是惊人的相似，只是我们常常会遗忘。
说完大历史，再来聊一下我们的渺小。
受限于数值天气预报准确预报极端事件的困境，高效及时的应对才能将损失降到最小。尽管这次河南“7.20”暴雨导致数十人不幸遇难，但笔者认为当地政府还是提供了非常有效的救援和应急措施（包括及时分洪、泄洪，连续发布预警，停工停学等），受灾人民群众也团结互助共度难关，要为政府点赞。
也许有人又要质疑城市防洪排涝体系的作用。诚然，我国的城市防洪除涝标准偏低，排水体系也屡被诟病，的确是事实。然而近些年，国家大力支持海绵城市建设，郑州就是其中一个试点城市。这次暴雨洪灾的锅不能由城市排水体系差来背。红红火火的海绵城市建设，遇到了劲敌，不能以此次成败论英雄。世界上再完善的城市排水体系也恐怕难以抵挡十之一二，杯水车薪之功，实在不足以缓解此次巨灾对社会经济造成的影响。重要的是，郑州地处黄淮海平原，地势平坦，加上周围河流泥沙含量高，淤积严重，河床已经高出城市地面数米，暴雨形成的洪水无法及时排泄到河流，从而加重城市内涝。“内忧”和“外患”并存，再好的“海绵”也无能为力。
图6 河南郑州城市内涝（图片来自网络）
那么，气候变化是否要出来背锅？
或许吧。经典的大气科学理论告诉我们，全球气温增加，空气中的水汽含量也要增加，降雨理论上也要增强。笔者对此持不置可否的态度，从历史的角度来看，世界降雨记录和洪水并未被明显打破。此外，过去近三十年间，我国北方地区降水偏枯，北方流域洪水的量级显著降低（Yang et al., 2021），只是从2010年开始才有陆续的几次极端降雨过程。这是否意味着雨带将从华南地区北移？值得关注。2020年，偏北且持续停留62天的雨带形成了长江中下游流域“超级暴力梅”，带来了大范围流域性洪灾，厄尔尼诺不活跃的时期，印度洋异常增暖却做出了不容忽视的“贡献”(Ding et al. 2021)。暴雨洪水是个非常复杂的过程，其变化的原因也不能单纯的用热力学理论“一言以蔽之”，比如由大气动力因素引起的暴雨强度、路径和时间变化不容忽视 (Yang et al. 2020)。极端暴雨洪水作为小概率事件，摸清其背后的变化规律十分具有挑战性。
极端事件发生后，对其个例分析可以让我们认识这一场事件的成因和机制，将其放到历次记录中，又能得出怎样的发现和规律，有待于科研工作者进一步发现。只能说，对于自然的极限，我们的认识还非常有限。
联想到就在一周之前发生的西欧洪水，德国西部和比利时死亡125人，主要是由于突发山洪，居民未及时转移而酿成巨祸（图7）。相比广袤的农村，城市的基础建设还是比较完善，应急抢险能力也更强，即便是经济发达的欧洲大国也存在短板，可见这是人类社会面临的共同挑战。
图7 德国西部洪灾（图片来自网络）
及早预报暴雨洪水的发生以及做出有效预防必然是有效的，但精准短临暴雨洪水预报仍属世界性难题，出现暴雨位置和强度的预报偏差再所难免，有待科研工作者继续攻坚克难。普通民众能做的也许还是相互信任和理解，在自然灾害来临时学会有效避险和自救，要知道历史会重演，同时也要坚信所有人都正在努力让这个世界变得更好。
河南“7.20”暴雨结束了，台风烟花携带大量水汽汹涌而来，它又将会创造怎样的历史？
撰文：杨 龙、杨依欣
美编：杨依欣
参考文献：
[1]Ding Y, Liu Y, Hu Z-Z. The Record-breaking Meiyu in 2020 and Associated Atmospheric Circulation and Tropical SST Anomalies. Advances in Atmospheric Sciences, 2021: 1-14.
[2]Yang L, Liu M, Smith J A, et al. Typhoon Nina and the August 1975 Flood over Central China. Journal of Hydrometeorology, 2017, 18(2): 451-472.
[3]Yang L, Wang L, Li X, et al. On the Flood Peak Distributions over China. Hydrology and Earth System Sciences, 2019, 23(12): 5133-5149.
[4]Yang L, Villarini G, Zeng Z, et al. Riverine Flooding and Landfalling Tropical Cyclones Over China. Earth's Future, 2020, 8(3).
[5]Yang, L., Yang, Y., Villarini, G., Li, X., Hu, H., Wang, L., Bloschl, G., Tian, F. Climate More Important for Chinese Flood Changes than Reservoirs and Land Use. https://doi.org/10.1029/2021GL093061. 2021.
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