郑州案例研究（一）：7·20特大暴雨灾害气候成因
导读：河南郑州“7·20”特大暴雨灾害已经过去1年多了，国内专家、学者已经就本次暴雨灾害成因、减灾措施等进行了诸多探讨。本文从气候变化的视角，对本次暴雨灾害的气候成因进行解析，提升对灾害成因科学机理的认知，尝试从更广的范围、更开阔的视野来进一步加强和完善防灾减灾工作。
2021年8月、2022年2月，全球权威科学机构—联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第六次评估周期第一工作组的气候科学报告和第二工作组的影响评报告，为人类社会敲响的警钟不断升级。联合国秘书长古特雷斯比喻说，第一工作组报告是“向人类发出的红色警报”，第二工作组报告是“人类苦难图集”。
IPCC第一工作组报告显示，相对于工业化前的气候状态，当前全球平均已升温1.09℃。与全球变暖的整体趋势相对应，极端天气气候事件明显增加。对已经发生的极端天气气候事件进行的检测分析表明，当前全球升温1℃，十年一遇的高温、干旱、洪水发生频率分别是1850-1900气候稳定时段的2.8倍、1.7倍、1.3倍；预估在《巴黎协定》全球温控目标1.5℃/2℃情景下，则分别会增加到4.1倍/5.6倍、2.0倍/2.4倍、1.5倍/1.7倍。由于大气中温室气体浓度持续不断地增加，增强的温室效应造成额外吸收的能量在大气层中积聚，极端气候事件的强度急剧增加。IPCC第二工作组报告进一步指出，极端天气气候如洪水、干旱会导致食物供应减少，价格上涨，威胁到数百万人的口粮、营养和生计。气候变化背景下沿海地区的特大型城市群面临着洪涝、台风、海平面上升等复合型灾害发生的概率越来越高，据预估到本世纪中叶，每年中国约有9300万人可能遭遇沿海洪水。
图1 暴雨频次规模未来变化趋势（IPCC第六次评估报告）
（相较于工业革命前，10年一遇极端降水事件：当前升温1℃，频次增加到1.3倍；未来升温1.5℃，频次增加到1.5倍；未来升温2.0℃，频次增加到1.7倍；未来升温4℃，频次增加2.7倍）
此次郑州720暴雨的成因与气候变化的紧密联系是什么？我们可以从三个方面来解析：
1）由于全球气候变暖，西太平洋副热带高压增强，副高和冷气团交汇形成锋面降水，其北边界北扩时间提前（从8月份提前至7月份）、位置北移（从长江流域北移至黄河流域）；在此背景下，西太平洋副热带高压和大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区，导致两者之间的低值天气系统在黄淮地区停滞少动，造成河南中西部地区长时间出现降水天气。
2）气候变化为本次暴雨提供了充沛的水汽条件。一方面，气候变暖使大气水汽容量增大，地面温度上升导致空气对流加强，水汽升至高空冷却形成降水；另一方面，气候变化导致台风强度增大，影响范围北扩，受“烟花”、“查帕卡”台风外围和副高南侧的偏东气流引导，大量水汽持续从海上向河南中北部一带输送，为河南强降雨提供了充沛的水汽来源。
3）气候变暖背景下，中小尺度对流反复在伏牛山前地区发展并向郑州方向移动，形成“列车效应”，导致降水强度大、维持时间长，引起局地极端强降水。同时，受深厚的东风急流及稳定的低涡切变影响，以及河南省太行山区特殊地形对偏东气流的强辐合抬升效应，强降水区在豫北沿山地区稳定少动，地形迎风坡前降水增幅明显，因此强降水中心主要分布在河南省西北部沿太行山东部地区。
图2 气候变化影响下郑州暴雨成因机制
图3郑州暴雨发生过程机制
本文由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所李阔、许吟隆撰写
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