“十年九旱”的西北，如今暴雨頻發，中科院院士黃建平：未來可能遭遇更猛暴雨，要盡快開展標準修訂及工程改造

每經記者｜孫宇婷    每經編輯｜陳柯名 魏文藝    

近日，甘肅、青海等西北省份連續遭遇強降雨襲擊，多地啟動洪水防御Ⅲ級應急響應。曾經“十年九旱”的西北地區，如今正頻繁面臨暴雨威脅，防汛形勢嚴峻。

“在全球變暖背景下，西北干旱區極端降水事件呈現‘強度大、突發性強’的新特征。”中國科學院院士、大氣科學家黃建平近日在接受《每日經濟新聞》記者（以下簡稱“NBD”）專訪時指出，“‘短時強降水—山洪—城市內澇’鏈式災害已非偶然個案，正逐漸成為一種頻發態勢”。

作為聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告主要撰寫人，黃建平院士長期致力于半干旱氣候變化研究。他帶領團隊建成國際領先的半干旱氣候綜合觀測系統，其多項原創性研究成果為理解西北地區氣候演變和極端天氣發生機制提供了關鍵科學依據。

黃建平院士 圖片來源：受訪者提供

NBD：根據您團隊的研究，近年來西北干旱—半干旱區的降水模式發生了哪些顯著變化？例如蘭州，突發性強降水頻率是否真的在增加？這種變化與全球氣候變暖的關聯性如何？

黃建平：西北整體確實在變“濕”，但雨水下得越來越“極端”。研究表明，我國西北干旱—半干旱地區自上世紀80年代以來，降水量和徑流量呈現持續增加態勢，部分干涸湖泊水位回升，洪水事件也更加頻繁。但降水增加并非均勻分布，整體呈現“東多西少”的空間格局。與此同時，極端降水事件的頻率、強度和持續時間均顯著增加，特別是在新疆北部、河西走廊及隴中地區。尤以蘭州為代表的城市，突發性強降水事件的增多趨勢已十分明顯。

這主要與全球氣候變暖密切相關：一方面，氣候變暖導致大氣持水能力增強，如同“海綿”變厚，為強降水創造了條件；另一方面，北極增溫及熱帶氣旋活動變化也間接調整了水汽輸送路徑，使更多水汽能夠深入內陸，為西北極端降水提供了必要條件。

NBD：2023年“杜蘇芮”臺風引發華北特大暴雨，而西北地區近年來也出現“短時強降水—山洪—城市內澇”鏈式災害。從氣候學角度看，這類極端事件在西北是否為偶然現象？

黃建平：這類“短時強降水—山洪—城市內澇”鏈式災害，在西北地區已非偶然個案，正逐漸成為一種頻發態勢。核心原因可以歸結為三方面：

一是全球變暖導致大氣能量和水汽含量增加，極端降水事件在全球范圍內趨多趨強，副熱帶高壓北抬等現象使得水汽得以更深入西北內陸，改變了區域降水格局。

二是地域特性放大災害，西北多山地丘陵地形，強降水易迅速匯聚形成山洪，沖擊下游城鎮，而城鎮多位于河谷地帶，承災體（人口、建筑、基礎設施等）高度集中，易形成災害鏈。

三是下墊面改變加劇風險，城市化進程中的地表硬化、河道侵占、排水系統能力不足等問題，削弱了自然調蓄功能，放大了極端天氣的致災效應，讓內澇等次生災害更易發生。

NBD：西北城市（如蘭州）的氣候脆弱性表現為哪些特征？這些特征是否使得西北城市對極端降水的敏感度更高？

黃建平：西北城市的氣候脆弱性具有典型性，主要體現為三類：第一類是自然條件先天不足。降水集中且變率大，易發生旱澇急轉；地處河谷盆地，地形抬升作用顯著，暴雨更易引發山洪；生態本底脆弱，土壤保水能力差，遇強雨更易形成徑流與地質災害。第二類是社會經濟承災能力弱。部分基礎設施設防標準基于歷史氣候，難以應對超越歷史極值的極端事件；快速城市化擴大了承災體暴露度；部分區域防災減災資源和能力相對有限。這些特征相互疊加，顯著提高了西北城市對極端降水的敏感度。第三類是應對極端暴雨能力弱：老城區排水系統標準不高，應對極端暴雨比較吃力。所以一旦下大雨，就容易出事。

NBD：目前對西北突發性強降水的預報精度如何？哪些技術能提升西北地區極端天氣的預警能力？

黃建平：目前，得益于數值預報模式進步和多源資料融合應用，我們對西北地區強降水的預報能力穩步提升。例如，2024年9月青海大通暴雨過程中，提前24小時對暴雨落區做出了較準確預報，暴雨紅色預警提前量達58分鐘。當前，短期晴雨預報準確率已超80%，暴雨預警信號準確率達90%以上。然而，西北地形復雜，觀測站點相對稀疏，對局地突發性、對流性極強的暴雨預報仍是巨大挑戰。

我們對其發生時間、地點和量級的精細化預報仍存在不確定性。未來提升預警能力需依靠：一是構建“空—天—地”一體化的精密監測網，彌補觀測空白；二是發展公里級甚至更精細化的區域數值預報模式，更好刻畫地形與云雨物理過程；三是深化人工智能技術在數據融合、預報解釋應用中的運用；四是優化以預警信號為導向的“叫應”機制，解決預警發布“最后一公里”問題。

NBD：在“半干旱氣候系統模擬”研究中，如何將氣候預測數據轉化為城市防災的具體建議？

黃建平：將氣候預測數據轉化為防災建議是一個系統性過程，主要分為四個關鍵環節：

一是降尺度與精細化。利用區域氣候模式和高分辨率數值模型，將大尺度氣候預測信息降尺度到城市尺度，生成更高分辨率的未來氣溫、降水等要素預估產品。

二是風險評估與制圖。結合城市下墊面信息（如地形、土地利用、基礎設施分布）、社會經濟數據（如人口、資產）和未來氣候情景，開展暴雨內澇、高溫熱浪等災害的風險評估，識別高風險區域和脆弱環節。

三是制定適應性對策。依據風險評估結果，提出針對性建議。例如：修訂城市排水防澇、防洪工程的設計標準；優化海綿城市布局和蓄滯洪空間；調整水資源調度方案；建立分災種、分級別的氣候風險預警響應流程；規劃避險通道和應急設施。

四是動態更新與路徑適應。認識到氣候預測存在不確定性，需建立動態適應路徑，定期更新預測數據和風險評估，并據此調整防災策略，形成“監測—預測—評估—決策—更新”的閉環管理。

NBD：氣候科學家如何與城市規劃、水利部門合作？是否存在“數據壁壘”或“政策落地難”問題？

黃建平：有效合作是提升城市氣候韌性的關鍵。理想模式下，氣候科學家提供未來氣候風險信息（如極端降水強度頻率變化），規劃水利部門據此修訂設計標準、調整工程布局、優化管理方案。例如，根據未來暴雨風險升級排水管網，依據干旱預測優化水源配置。

然而在實際合作中，“數據壁壘”和“政策落地難”仍是普遍存在的挑戰。“數據壁壘”體現在：氣象數據與工程設計參數（如設計暴雨公式）格式、標準不一；部門間數據共享機制不暢；部分數據涉密或管理權限限制。“政策落地難”根源在于：氣候風險的長期性、概率性與工程決策要求的確定性、當期效益存在矛盾；適應措施前期投入大，而減災效益顯現滯后；科學語言與工程語言、政策語言轉換不足。

破解之道在于：一是建立跨部門協作平臺，推動數據標準化與共享；二是科學家需提供更貼近決策需求的“用戶友好型”產品（如氣候可行性論證報告、風險地圖）；三是決策者需提升風險意識，將氣候適應納入長遠規劃，算清“避免未來損失”的大賬；四是探索基于風險的投融資機制，如氣候適應型保險。

NBD：您團隊目前的研究能否模擬不同排放情景下西北城市未來的極端降水特征？這些結果如何指導城市防洪標準的修訂？例如，蘭州目前的排水設計是否低估了氣候變暖下的短時強降水風險？

黃建平：我們的模擬顯示，由于氣候變暖，未來蘭州可能遭遇比歷史記錄更猛的暴雨。我們基于CMIP6（編者注：CMIP6即Coupled Model Intercomparison Project Phase 6，是由世界氣象組織支持的國際耦合模式比較計劃，通過多模型模擬與比較提升氣候變化認知，并為極端天氣及區域氣候預測提供科學依據。）多模型集合，在不同排放情景（如SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP5-8.5）下模擬表明：未來西北地區降水總量和極端降水強度均呈增加趨勢，高排放情景下增幅更顯著。過去“幾十年一遇”的極端降水事件將變得更頻繁。這些結果為修訂防洪排澇標準提供了關鍵依據。

傳統工程設計基于“氣候平穩性”假定，采用歷史數據推算設計值。我們的研究證實“氣候非平穩性”已成為現實，沿用歷史標準可能系統性低估未來風險。

因此，我們建議：一是采用最新延長的時間序列數據重新計算設計值；二是引入“非平穩性”頻率分析理論，定量估算未來時期的設計暴雨強度；三是考慮增設“氣候變化調整系數”或直接采用未來預估結果設定新標準。對于蘭州，其排水系統（尤其是老城區）的設計標準基于歷史氣候條件，在面對氣候變暖下強度增強、頻率增加的短時強降水時，可能存在低估風險。河谷地形匯聚徑流、管網老化、標準滯后等因素疊加，使其在極端暴雨下的脆弱性尤為突出。需盡快開展氣候適應下的標準修訂和工程改造。

NBD：西北城市如蘭州在應對“干旱—暴雨”轉換時，有哪些傳統依賴機制？從氣候學角度看，這類措施是否可能因未來降水變率加大而失效？您的研究是否發現某些區域的暴雨系統存在地形強迫增強效應？

黃建平：西北城市傳統上依賴工程性措施（如水庫調蓄、排水管網）、預報預警和應急管理來應對“旱澇急轉”。未來，隨著降水變率加劇、極端性增強，這些傳統措施存在失效風險：超越設計標準的暴雨可能使排水系統飽和，難以匹配未來 “超歷史極值” 的極端事件；長期干旱后的土壤下滲能力下降會加劇地表徑流和山洪風險，傳統排水管網難以應對；極端干旱會導致水庫蓄水不足，而未來極端暴雨將大幅提升調度兼顧供水與防洪的難度。

我們的研究證實，某些區域的暴雨系統存在地形強迫增強效應。蘭州所處的黃河河谷地形，以及周邊山地（如祁連山東段），對氣流的動力抬升和輻合作用顯著，使水汽集中、降水效率增高，往往導致暴雨強度比周邊地區更大，局地性更強。這種“地形增幅效應”是預報和防災中必須重點考慮的因素。

NBD：您認為西北城市的氣候適應投入是否應優先基于“高風險區域”的科學劃定？例如，您團隊的氣候風險評估模型能否識別出蘭州哪些城區在未來30年面臨更高的暴雨山洪鏈式災害風險？

黃建平：是的。基于科學識別的“高風險區域”進行優先投入，是提升氣候適應效率、優化資源配置的核心原則。這要求我們從“平均投入”轉向“精準減災”。

我們的風險評估模型（結合氣候預測、高精度地形、土地利用、基礎設施、人口經濟等多源數據）能夠識別出蘭州未來的高風險區。雖然針對精確到街道層面的動態風險圖，還需開展持續細化工作，但根據目前的分析，我們已清晰指出以下幾類高風險區域：黃河及其主要支流河道沿岸洪泛區，直接面臨洪水威脅；濕陷性黃土溝壑區與山前斜坡帶，如榆中縣部分區域，極端降雨下易發生滑坡、泥石流，并可能堵塞河道形成堰塞湖等鏈式災害（2025年8月榆中山洪泥石流災害即為典例）；城市低洼易澇區及排水系統能力不足區，城市化改變了自然匯水路徑，內澇風險高；已查明的地質災害隱患點影響區，在更強的降雨作用下，其穩定性和影響范圍可能會持續性擴大。這些區域的識別，可為蘭州市國土空間規劃、災害防治及應急資源布局提供直接的科學依據。

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記者|孫宇婷?

編輯|陳柯名 魏文藝 杜恒峰

校對|湯亞文?

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