引言

我国是世界上自然灾害尤其是气象灾害频繁发生的国家之一。自然灾害对人民生命财产构成重大威胁。如《孟子·滕文公下》记述：“昔者禹抑洪水而平天下”（孟昭华，1999）。据统计，自公元前206年汉立国起至晚清1840年的2 046年中，较大洪水灾害共计984次，平均每2 a左右发生一次（骆承政等，1996）。新中国建立之初，我国只有为数不多的气象观测站，观测条件很差，根本谈不上暴雨预报。此后，我国先后经历了1954、1991、1998、2007年江淮流域大洪水，1994年西江大洪水，1963年海河洪水及1975年河南大洪水，给当地人民生命财产和经济建设造成了极大损失。特别是改革开放以来，随着我国经济社会快速发展，暴雨洪水造成的社会影响越来越大、经济损失愈益严重。因此，国家一直高度重视对暴雨监测预报及其灾害防治的科学研究，尤其是从“七五”到“十一五”期间，国家科技行政主管部门一直将有关暴雨科学理论、业务预报研究及外场观测试验纳入重大科研项目。经过几代暴雨科学工作者的辛勤努力，我国暴雨机理与预测研究取得重大进展。今年是新中国建立70周年，回顾国内暴雨机理与预测领域研究进展并对其相关问题进行思考十分必要。

本文从大尺度天气系统对我国暴雨影响、各地各类暴雨(或强降水)主要研究进展、精细化暴雨定量降水预报等三个方面，概述了国内在这一领域的研究进展及其相关问题，目的在于总结过去，找到影响暴雨研究、预报与灾害防御的关键问题，希望能对今后暴雨机理研究与预报工作改进提供参考。需要说明的是:本文的任务之一是回顾相关研究的历史发展进程, 主要引用了大量历史文献，也尽量引用了一批近年文献；由于时间跨度很大、涉及内容较多、文献量大(尤其是近年文献)，限于版面，难免挂一漏万；此外，同样因版面所限，对我国西部西南涡、高原涡暴雨及西北和东北地区强降水等内容涉及偏少。

1 有关大尺度环流及天气系统对我国暴雨的影响 1.1 热带季风及其变异

要研究暴雨，必须先了解季风，因其是暴雨发生的重要环境条件。我国地处世界最大的亚澳季风区，亚洲季风对我国暴雨影响很大。亚洲季风包含印度季风和东亚季风两个分支（Tao and Chen, 1988），前者已为气象界所熟悉，而东亚季风可向北延伸甚至达到45°N地区。由于东亚季风本身的复杂性和西太平洋上气象观测资料缺乏，至今尚不能为世界上尤其是西方国家学者充分认识，有些气象学者甚至认为东亚季风只是印度季风的一个简单延伸。我国学者研究确认，东亚季风和印度季风是两个相互独立而又存在一定联系的系统（Zeng et al., 1994）。由于中国地处东亚季风区，欧美气象学派提出的锋面模型和理论难以完全适用于我国这样的中低纬度地区锋面等情况。因而，必须专门开展对季风环流与其变异(温之平等，2016；周天军等，2018)以及东亚降水系统如梅雨、涡旋(扰动)、切变线、暖区暴雨、西南涡、东北(切断)低压、台风倒槽等的特征、结构与机理等(陶诗言等，2003)的研究。这既是我国学者的责任，也是我国学者作出的独特贡献。

1.2 西太平洋副热带高压及阻塞高压

值得注意的是，除了热带的季风系统外，副热带和西风带系统，特别是“两高”即阻塞高压与西太平洋副热带高压(以下简称副高)对我国暴雨(尤其是对主雨带的位置及走向)也有重要影响。新中国成立以来，20世纪50年代，中国气象学者已在国外《Tellus》杂志上相继发表了3篇研究东亚大气环流特征的文章（Staff Members of Academia Sinica, 1958, 1959a, 1959b），让当时国外气象界同行不得不承认中国也有一批学术水平达到国际前沿的科学家。

随着季风推进和副高北抬，东亚夏季风爆发即是华南前汛期暴雨开始，随着夏季风北进，长江流域梅雨和华北暴雨先后开始。我国东部地区存在三条主要雨带，即5月初至6月中旬华南前汛期暴雨带、6月中旬至7月中旬长江流域梅雨带、7月中旬至8月中旬北方暴雨带。这与欧美等国暴雨系统有很大不同。季风爆发和北进时间每年有所不同，难以把握。叶笃正等（1958）揭示，大气环流在初夏存在突变现象，而突变时间每年有所不同，这使得不同区域雨季开始和结束时间呈现明显的年变化。之后，我国学者黄士松（1963）对副高特征作了较为深入的研究；陶诗言等（1963）对中国夏季副热带天气的若干问题进行了探讨。此后，吴国雄等（2008）对副高的形成又作了分析。阻高常见于乌拉尔山、贝加尔湖或鄂霍茨克海等不同区域，使得冷空气路径不同，从而影响暴雨落区位置。由于在某一阶段大气环流系统稳定少动，而另一些时期这些系统又移动较快，致使暴雨表现出持续性和过程性的区别，为暴雨预报增加了难度。暴雨预报面临的挑战问题包括中高纬度对流层中层阻塞高压如何建立与崩溃及其影响（李峰等，2008；刘刚等，2019），副高的西伸、东退、北跳与南撤的规律和机理（刘屹岷等，2013；陈艳丽等，2016）等，这些问题还需不断深入探讨。

2 我国不同区域各类暴雨(或强降水)研究的主要进展 2.1 江淮流域梅雨期暴雨

梅雨是东亚特有的天气现象，是我国夏季三条雨带之一，气象学者对其已有不少研究。古人早已注意到了梅雨现象。苏东坡诗云“三时已断黄梅雨，万里初来舶棹风”。虽然我国古人对梅雨尤其是出梅阶段的特征早有感性认识，但从气象科学角度研究梅雨尚不足百年。经过几代中国学者艰苦努力取得长足进步，特别是气象探测技术获得重大发展，如天气雷达、气象卫星、地面加密自动气象站观测网等设备或技术，随其投入应用及全国气象站观测网日趋完善，使气象学者能获取更多新资料去分析梅雨期暴雨的特点和发生规律，不断揭示新事实、提出新观点，并深化对梅雨或梅雨期暴雨的认识。我国梅雨期暴雨研究大体经历了以下三个阶段：

第一阶段，始于20世纪初，以地面观测资料的获取为标志，进入气团分析研究阶段。我国现代气象科学奠基人竺可桢（1934）指出，长江流域夏季风的降水是由西南气流(热带气团)、东南气流(热带-副热带气团)和偏北气流(冷气团)共同作用的结果。这为我国梅雨未来研究勾画出了一幅蓝图。

第二阶段，随着高空探测网的建立，20世纪50年代以来，陶诗言、谢义炳、黄士松等老一辈科学家从大气环流和天气系统入手研究梅雨的特征，揭示了梅雨期环流形势的建立和维持机制。陶诗言曾成功预报了1954年长江流域持续近两月的梅雨结束时间，从而使国家避免了荆江分洪，确保了当年安全度汛。此外，陶诗言等（1958）又发表了著作《中国之梅雨》，还揭示了大气环流中三支气流的作用（陶诗言，1980）。此阶段，谢义炳(1956, 1959)深入讨论了中国几种主要降水系统，并提出在我国应分析假相当位温，否则无法描绘梅雨锋湿舌的特征。他坚持中国特色、实事求是的严谨学风，其影响深远。到了20世纪70年代中后期，黄士松等（1976）还对汛期江淮气旋的发展作了细致诊断研究。

第三阶段，始于20世纪70年代末，梅雨暴雨研究进入新阶段。这一阶段，我国气象学者对梅雨锋及其上的中尺度系统作了大量研究（陶诗言等，1980；张丙辰，1990；丁一汇，1993；胡伯威和彭广，1996；赵思雄等，2004；倪允琪等，2006；谈哲敏和赵思雄，2010），其主要贡献是发展了梅雨锋系统的概念。所谓梅雨锋系统，包含梅雨锋本身及其上的涡旋(扰动)和低空急流等。一般来说，梅雨锋多表现为一条风场上近似于东西向的切变线(即正涡度带)，其温度对比不明显，而湿度对比明显；在带状雨区中，暴雨多集中在几个中心附近。暴雨预报的关键问题是其何时、何地以何种强度发生，从中尺度动力学观点看，就是在梅雨锋上中尺度扰动(或涡旋)将在何时何地发生并发展。这也是中尺度气象学中的难题，仍需继续探讨。上述研究还表明，在长江流域梅雨锋上至少存在两类中尺度低压扰动，一是时间和空间尺度较小的中尺度低压，水平尺度为500~1 000 km，生命史大约为1 d，它们与梅雨锋上暴雨中心关系密切；二是较大尺度的低压，其开始发生时，仅为一小的扰动，但在有利或斜压环境下，其扰动增幅，并发展为一尺度可达1 000 km以上、生命史可达数日的气旋(低压)，此类低压可在更大范围内引发暴雨。尽管学者们已对上述涡旋的结构、稳定性及能量转换作了大量研究，但总体上对这两类低涡(扰动)发生发展特征和机理的研究还不够深入，尤其是对其发生机理的认识尚不十分清楚，常导致暴雨预报失误。中尺度涡旋的发生发展总是与强降水密切相关（赵思雄，1988；张凤和赵思雄，2003；Sun et al., 2010）。这些涡旋不少是在梅雨锋上产生的，因此梅雨期暴雨预报，除关注长江上游的西南低涡（赵思雄和傅慎明，2007；Fu et al., 2011）外，还要注意长江中下游尤其是大别山区也有涡旋频发，其中的长生命史涡旋对我国东部地区影响较大（Fu and Sun, 2012；Fu et al., 2017）。基于长江中下游外场试验，我国学者提出了适用于我国梅雨锋暴雨的中尺度物理模型（Sun et al., 2005）。此外，孙晶等（2007）还探讨不同微物理方案对梅雨期暴雨过程的影响。当然，对于上述梅雨锋暴雨涡旋和中尺度对流系统的结构与发展机理，仍需今后不断加以补充和修正。

值得一提的是，20世纪90年代以来，江淮流域暴雨频发。针对这些典型暴雨过程，气象学者开展了卓有成效的研究。如丁一汇等（1993）对1991年江淮持续暴雨、陶诗言等（2001）和赵思雄等（2004）分别对1998年长江流域大暴雨做了研究；一些学者还对江淮流域2003、2007、2010、2011等年降水明显偏多的过程作了分析（矫梅燕等，2004；张庆云等，2004；周玉淑等，2005；张晓芳和陆汉城，2006；Sun et al., 2010)。陈艳丽等（2016）还专门对多年来梅雨雨带北跳过程做了研究。

2.2 华北暴雨与华南前汛期暴雨

我国华北地区常有强降水发生，与长江流域梅雨不同，其影响系统更加多样化（游景炎，1965；孙淑清等，1979；袁美英等，2010），既有热带系统的影响，又有西风带系统的影响，尤以中低纬系统的“碰头”为甚（谢义炳等，1977）。华北暴雨的突发性特征较为明显，常集中于几次过程中，其强度不可忽视、造成的灾害不可低估。其中，最著名的华北暴雨，如河南“75.8”暴雨、河北“63.8”暴雨等，都给国民经济和人民生命财产造成了重大损失。特别是对河南“75.8”暴雨过程，我国学者作了深入的系统研究，“75.8”特大暴雨发生后不久，我国还成立了专项研究会战组（“75.8”暴雨会战北京组，1979）。在此背景下，我国出版了第一本暴雨专著——《中国之暴雨》（陶诗言，1980），发展了多种动力学诊断方法，诱生并推动了我国暴雨数值预报模式的起步和发展（丁一汇等，1978；谢义炳，1978；赵思雄和周晓平，1984；周晓平等，1988；丁一汇，2015）。对于华北暴雨的影响系统，已有专门的讨论（丁一汇等，1980）。其中，经向型低槽类暴雨模型受到广泛关注和应用。在《中国之暴雨》一书中，陶诗言（1980）强调“75.8”大暴雨期间有一系列小的(几十公里的)中尺度扰动，使该书成为我国最早正式强调β中尺度系统研究的论著。后来，田秀霞和邵爱梅（2008）分析了影响河北大暴雨的华北低涡结构和涡度收支，赵宇等（2011）还探讨了引发华北特大暴雨过程的中尺度对流系统的结构特征。针对华北暴雨，还有一些学者从复杂地形、下垫面以及城市热岛效应等诸多方面开展了研究。近几年来，华北暴雨再次成为气象研究热点，如2012年7月21—22日发生在北京市的罕见强降雨过程，其强度超过百年一遇，并造成重大损失。已有一系列有关“7.21”暴雨过程的研究论文相继发表（谌芸等，2012；孙继松等，2012；孙建华等，2013）。时隔数年，2016年北京又发生了“7.20”大暴雨（赵思雄等，2018），也引起了较大关注。

东北地区与华北相邻，同属北方暴雨区。东北低压与切断低压（Cut-off Low，简称COL）有一定联系。北半球西风带存在三大切断低压区域，即东北亚、南欧和北美。1949年12月，谢义炳在美国气象学杂志上发表了北美冷涡(与高空切变线)的研究论文，被近代国际气象大师Palmén引入专著中。1988年谢义炳被授予Palmén奖章，是获此殊荣的第一位亚洲人。他始终非常关心我国暴雨研究的发展，从“75.8”暴雨发生时的1970年代中期到1980年代末，他一直都在指导并亲自参与北方暴雨研究（谢义炳等，1978）。为了对东北亚的COL情况有更多了解，Zhao和Sun（2007）撰文揭示了百年不遇的松花江流域特大暴雨典型个例正是由于COL长期稳定而引发；这些切断低压有可能维持达2~3周，并引发北方夏季持续性降雨。刘英等（2012）研究东北冷涡的结构及其演变特征指出，冷涡的形成和发展与对流层中上层切断低压的生成发展紧密相关，并通过对CloudSat云探测卫星资料的分析揭示了冷涡环流内多中小尺度对流云团发展，但分布极不均匀。

与此同时，对于华南前汛期暴雨也有不少研究。有时，引发华南前汛期暴雨的降水系统特征不明显，甚至当降水结束后，仍不能确定其主要影响系统，这或许是低纬系统暴雨的特色。针对华南前汛期暴雨，早在1977—1979年，我国组织开展了第一次华南前汛期暴雨观测试验，尽管当时测站相对较少，但仍积累了一批宝贵资料。后来，黄士松等（1986）出版了《华南前汛期暴雨研究》一书，为继续深入开展华南前汛期暴雨研究作出了历史性贡献。1990年代中后期以来，针对华南“94.6”西江世纪性大暴雨也产生了一批研究成果（陶诗言，1996；孙建华和赵思雄，2002）。进入21世纪后，周秀骥等（2003）出版了《‘98华南暴雨科学试验研究》专著，揭示了一些有关华南暴雨的新事实。上述工作为后续华南暴雨研究打下了坚实基础。21世纪头10年，华南前汛期强降水频发，如2005、2006、2008年华南前汛期均发生了致灾性强降水。近年来，使用外场试验获得了一批宝贵资料，对华南前汛期暴雨进行更深入的研究（Zhao et al., 2007；Luo et al., 2017）。这些研究主要涉及锋前暖区暴雨(也可能不见锋面)，特别是一些低层扰动在华南地区自西向东移动，系统并不深厚（慕建利等，2008；傅慎明等，2010），但有低层偏南气流上的扰动，不仅有风向辐合，也有很明显的风速辐合（夏茹娣等，2006）。值得一提的是，2008年针对华南前汛期强降水开展的外场观测试验收获颇丰，所研究的锋前暖区暴雨不仅涉及西风带系统，且有涡旋发生发展，有的暖区暴雨过程还有西南涡向东南移出，并再生加强（傅慎明等，2010；Fu et al., 2011；王东海等，2011），这在华南并不多见。另外，海峡两岸同受华南前汛期暴雨的影响，贝耐芳和赵思雄（2005）通过对一次引发台湾地区强降水的锋面及中尺度系统的研究揭示了台湾中央山脉的增幅作用、季风涌及西南气流对强降水产生的重要贡献。

无论是梅雨锋暴雨、华北暴雨还是华南暴雨，除突发性暴雨外，也有不少属于持续性暴雨，我国学者对后者也作了深入探讨。Tang等（2006）总结得到了1951—2004年中国持续性暴雨事件的频率、强度和雨带的时空分布等气候特征，该研究结果为后来中国持续性暴雨机理研究和预报改进提供了帮助。几乎同时，鲍名和黄荣辉（2006）研究我国暴雨年代际变化指出，我国夏季降水发生频率具有明显的年代际特征，并认为20世纪70年代末开始的华北暴雨减少可能与赤道中、东太平洋海表面温度的年代际变化有关，而20世纪90年代长江以南暴雨增多则可能与热带西太平洋偏东方向热对流年代际变化有关。Li等（2012）还研究了中国东部地区与年代际变化有关的水汽输送特征。大体上，20世纪70年代我国北方降水偏多，80年代江淮流域降水增加，而华南降水减少，至90年代后华南降水有所增加。过去30 a间，我国东部地区降水年代际变化呈现出自北至南的增加趋势。到21世纪头10年，我国中东部地区强降水则有向淮河流域集中的趋势，2010年代初雨带又表现为向长江流域移动的特征。针对上述降水变化趋势，孙建华等（2018）通过对江淮流域持续性强降水过程多尺度物理成因的探讨，揭示了中纬度槽脊的稳定机制，并指出青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域给其带来的降水是一系列天气系统相互配合与作用的结果，而非直接东移影响所致。

2.3 登陆台风暴雨与西部地区强降水

在我国沿海地区登陆的台风尤其是引发强降水的台风亦是关注的焦点之一（张庆红，2011）。台风研究涉及诸多复杂课题，包括台风发生发展、移动路径、台风暴雨等。限于篇幅，本文只讨论登陆台风引发的强降水。已有研究指出（陶诗言，1980），台风远距离水汽输送或台风北上，或台风倒槽与西风带系统相互作用是华北及东北地区产生大暴雨或持续性大暴雨的重要条件，如河南“75.8”暴雨就是由登陆台风(低压)引发的。近年来，登陆或北上台风又呈现活跃趋势，针对这些登陆或北上台风，国内开展了较多研究。如齐琳琳和赵思雄（2004）对一次引发上海特大暴雨的热带低压进行了中尺度分析。孙建华等（2006）研究证实，“9608”台风属于比较少见的登陆台风北上受高压阻挡停滞类型，台风倒槽内发生发展的两个中尺度对流云团是造成超强暴雨的直接影响系统。龚晓雪和赵思雄（2007）研究了北移影响我国的“麦莎”台风的结构及其演变与能量过程。21世纪初，我国出现了一次致灾严重的登陆台风即2006年第4号台风“碧利斯”，其登陆后4日西行而不消散，与北上季风涌相遇而迅速再度增强，在湖南南部引发大暴雨，造成重大人员伤亡和财产损失。陶诗言认为此次“碧利斯”台风暴雨过程特殊，“为新中国建立几十年来所未见”（陶诗言私人谈话评语）。王晓芳和胡伯威（2007）分析了地形对“碧利斯”登陆台风暴雨的影响，叶成志和李昀英（2011）分析了湘东南地形对“碧利斯”台风暴雨的增幅作用，Gao等（2009）对这次过程则进行了观测研究。大量研究揭示出这次极端暴雨是多个有利因子共同作用的结果，包括季风背景下强盛的低空急流提供了丰沛的水汽、低空暖湿空气增强了大气的不稳定度及喇叭口地形的抬升等。随着探测手段的发展，对台风的观测更加细致和深入，傅云飞等（2007)用热带测雨卫星综合探测资料研究了台风降水云与非降水云特征。近年来，我国学者利用各种高分辨观测资料对登陆台风做了很多研究，揭示了登陆台风边界层风廓线特征（赵坤等，2015）和降水特征（朱红芳等，2019）等。雷小途等（2009）探讨了我国台风灾情特征及其灾害客观评估方法，为台风防灾减灾提供了参考依据。

以往对我国暴雨的研究，主要集中于东部地区，这与改革开放以来东部地区经济发展与防灾减灾需要有关。随着西部大开发战略的实施，西部暴雨也需要给予足够关注，尤其是高原及其附近的各种涡旋(李国平，2013；李跃清和徐祥德，2016；陈炜和李跃清等，2019)。再如，地处我国西南的云贵地区，属低纬高原，受季风和复杂地形的影响，夏季也会发生大到暴雨和局地大暴雨，并伴有雷暴、局地大风等强对流天气(董海萍等，2005)；又如，西北干旱或半干旱地区，主要受西风带系统影响，暴雨既是自然灾害的主要诱发因素，又是重要的水资源。西部地区降雨天气系统与东部地区差异较大(谢泽明等，2011)，对西部地区的典型暴雨个例，要及时开展研究，以便为当地暴雨预报和水资源开发利用提供科学依据。

2.4 青藏高原上东移系统及不同地形对暴雨的影响

青藏高原是世界上最高的高原，平均海拔高度约4 000 m。不仅天气、气候和环流独特，且因大尺度地形对气流的强迫绕流、爬升和摩擦等作用以及高原在对流层高层的冷热源作用，其对东亚、北半球乃至整个地球的大气环流都有重要影响。在我国，青藏高原气象学已成为专门研究青藏高原对大气运动的动力和热力作用及其对天气和气候影响的学科领域。早在20世纪50—70年代，我国学者先后两次出版了青藏高原气象学研究专著（杨鉴初等，1959；叶笃正和高由禧，1979）。即使是在“十年文革”期间，有关青藏高原气象学的研究也未完全中断。1973年经国家领导人同意，首次特批邀请美籍华人科学家张捷迁教授来中科院大气物理研究所与叶笃正进行模拟试验合作研究，其主要内容包括青藏高原对大气环流和我国天气的影响、西南涡发生发展机理等。1977年，全国青藏高原气象研讨会在青海西宁召开，在这次研讨会上，大气物理研究所（中国科学院大气物理研究所，1977）和气象部门的相关团队宣读了研究论文。

毋庸讳言，早期的青藏高原气象学研究表明，高原上空为对流层中上层西风带，江淮流域处于该西风带下游，夏季青藏高原上短波槽(扰动)常沿西风带向东移出高原并与我国东部对流层中低层梅雨锋上中尺度系统叠加，触发低层扰动发展而引发暴雨。这对后来我国暴雨的分析和预报提供了很大帮助。而西风带扰动在经过高原时常会减弱，这一点易被忽视，需要使用气象卫星和多种监视手段对其进行跟踪，才有可能延长暴雨预报预见期。然而，如何在数值预报模式中处理好青藏高原地形对暴雨的影响，这是当今世界科学界面临的共同难题。为了破解这一难题，我国学者针对高原东坡陡峭而复杂地形对局地强烈降水的直接影响开展了一系列工作。宇如聪等（1994）发展了ƞ坐标数值模式，并对“雅安天漏”这一现象作了成功试验。同时，对于其它不同地形亦开展了相关研究。孙继松和杨波（2008）研究指出，平原与山区之间温度梯度方向、强度的变化是北京地区夏季边界层急流形成或消失的直接原因，局地暴雨与边界层急流之间存在明显的正反馈现象，由城市热岛形成的水平温度梯度有可能在靠近城区的山前迎风坡强迫产生相对独立的中尺度风垂直切变，由此产生的低空风垂直切变是维系中尺度对流降水发生发展的重要条件。另外，针对梅雨期暴雨中心和涡旋易出现在特定426暴雨灾害第5期地理位置和对流降水夜间增强的观测事实，开展了地形对降水日变化和落区以及涡旋发展过程影响与机理研究，并取得较多成果。如，Bao等（2011）揭示了高原对流系统东移影响下游降水的特征。Sun and Zhang（2012）揭示了二级地形与东部平原之间的不均匀加热形成山地-平原热力环流（MPS）上升支和增强的低空急流加强梅雨锋从午夜到早晨降雨的事实，而Zhang等（2014，2018）则揭示了夜间降雨的加强会生成中尺度涡旋且中尺度涡旋东移给梅雨锋东段带来强降雨的现象。赵玉春等（2012）还对川西高原东坡地形对暴雨的影响进行了专题研究。

3 精细化暴雨定量降水数值预报

随着高速电子计算机的发展，使采用包含较为完全的物理过程的流体动力学方程组来对暴雨过程进行模拟和预测成为可能，尤其是我国学者曾庆存在世界上率先成功地求解了原始方程组（ЦЗЭН ЦИН-ЦУНЬ，1961），为数值预报的实际应用带来了广阔前景。在20世纪80年代，即河南“75.8”暴雨之后，北京大学数值预报协作组（1980）发展了五层模式，大气物理研究所周晓平等（1988）发展了细网格数值模式。此后，我国数值预报模式有了更大发展，其突出成果是研制和发展了GRAPES模式（陈德辉等，2012）。总体上，目前的暴雨数值预报在业务上还是具有参考价值的，对雨带预报大体上有参考意义，对暴雨中心也有一定的预报能力。当然，常规业务中暴雨数值预报结果有时尚不尽如人意，国际水平也大体如此。观测系统研究与可预报性试验(THORPEX)国际科学计划中，以美国为例，指出降水数值预报(注:不是更难的暴雨预报)的技巧评分(TS)大体相近，其夏季降水的评分比其它季节还要低。究其原因，主要是目前的模式物理过程难以完全反映真实大气状况，其中包括对所谓“隐式”积云对流过程的参数化方案、显式云方案中的微物理过程的处理、大气行星边界层物理过程的参数化方案等，均存在一些不确定因素，需要使用大量观测资料对其进行改进，这对我国数值预报模式尤其如此。只有这样，才能发展出真正适合东亚和我国的暴雨数值预报模式。

另外，目前常规观测资料水平分辨率相对较低，难于捕捉到直接影响暴雨的中尺度系统。为此，要充分利用可能获取到的多种特殊高时空分辨率资料，包括多普勒雷达、卫星、地面自动气象站等资料，但简单地直接使用这些资料作数值模式初值并不能达到预期效果，还可能适得其反，这就需要发展相应的资料同化技术。随着经济快速发展和城市化进展加快，21世纪公里分辨率的精细数值天气预报已提上研究日程（金荣花等，2019），需要科研和业务部门认真研究与开发。总之，过去几十年，数值天气预报取得了巨大进步，但未来数值天气预报技术还需要进一步发展或突破，以满足社会提出的更高需求（曾庆存，2013）。准确预报暴雨现在仍是天气预报业务工作的难题。为了破解这一难题，除集中力量发展数值预报系统之外，还要探索其它预报方法。基于数值预报结果，发展一些模式预报结果的释用技术，来提取模式预报的有效信息以提高预报准确率，从而让预报员能在更高层面释用预报信息（智协飞等，2013）。例如，张小玲等（2010）发展了基于“配料”的短时强降雨预报方法，该方法已经在我国业务预报中广泛应用；高守亭等（2018）发展了集合动力因子暴雨预报方法。这些方法能在一定程度上提高暴雨的预报水平。为了不断提高我国暴雨预报的整体水平，需要围绕暴雨机理、监测和预报进行更多观测和研究。现在暴雨的研究和预报已进展到关注多种尺度系统的相互影响，有时某段时间的气候异常，也许是来源于一两次极端天气事件所致，因此应对不同事件进行具体研究。

4 思考与讨论

新中国成立以来，我国气象工作者一直在为探明暴雨发生发展及致灾机理、提高暴雨预报准确率而不懈努力，几代气象学者和预报员都期望能在暴雨机理研究和预报上有所突破。虽然我国在暴雨研究和预报方面取得了一些令世人瞩目的成绩，但也要看到我国与世界先进国家相比还存在一定差距。为了缩短这一差距并实现超越，未来我国暴雨研究与预报中，还有大量科学问题值得关注和思考，主要包括：

(1) 充分认识我国暴雨系统和暴雨过程的特殊性与复杂性。由于我国地处东亚地区，西为青藏高原，东临太平洋，又处在世界最大季风区，暴雨等灾害天气频繁发生(赵思雄和孙建华，2013），与欧美地区有所不同，造成我国的暴雨及其天气系统的本地化特征较为明显, 暴雨成因也较为复杂, 如梅雨锋、切变线、东北低涡、西南涡、暖区暴雨、低空急流等，其生成演变机理及成因仍有待我国学者进行深入研究。

(2) 继续开展对暴雨形成过程中不同系统间相互作用的研究。特大暴雨通常涉及中低纬度多种系统之间以及不同尺度系统之间的相互作用。此外，对范围大、持续时间长的暴雨而言，也涉及天气尺度系统，甚至南北半球系统间的相互作用以及季风年(代)际变化、ENSO、低频振荡与罗斯贝波列的可能影响（陶诗言等，2010；李崇银等，2013）等，这就需要我们关注的赵思雄，等：我国暴雨机理与预报研究进展及其相关问题思考427第38卷问题更全面、研究视野更开阔。

(3) 中尺度系统对暴雨的产生贡献很大，而中尺度现象常涉及非静力平衡过程等。由于中尺度动力学过程与大尺度动力学过程存在很大的差异，因此，不能简单地将大尺度动力学“推而广之”地应用于中尺度。另外，根据适应过程理论，与大尺度相反，中尺度是气压场向风场适应。应充分利用风场信息，重视流线分析和辐合中心（陶诗言等，2003）。针对中尺度气象学还需作更深入的探讨。

(4) 有计划开展高水平、高质量、针对性和探索性强的暴雨外场观测试验，提高对产生暴雨的系统的认识（倪允琪等，2006；崔春光等，2014）。由于外场试验费用高，难以大范围、长时间运行，需要根据实际需要和特定科学目的开展必要的外场观测试验。

(5) 加快发展暴雨数值天气预报技术。进入21世纪，人类对暴雨灾害天气的预报提出了更高要求，要发展更精细的数值天气预报系统，未来暴雨数值预报发展和应用大有可为（曾庆存，2013）。当然，预报员科学和有效的经验对做好预报仍然很重要。有学者指出未来人工智能(AI)对预报结果的改进会有帮助，值得期待和尝试（许小峰，2018）。

(6) 面临多项新的挑战——加强城市暴雨洪涝、江河流域洪水与海洋国土灾害成因及对策研究。城市气象灾害，日益突显。应该对暴雨内涝对经济社会发展和人民生产生活的影响及防灾对策开展更多研究。另外，我国幅员辽阔，乡村城镇化发展迅速，而各地降雨系统不同，因此未来科研和业务部门不仅面临七大江河干流和大型水库，而且要重视支流和中小型水库的暴雨洪水预报预警业务。同时, 海洋变得越来越重要，对黄海、东海、南海等海域甚至马六甲海峡及印度洋运输线，陆上和海上“丝绸之路”暴雨等灾害天气的研究急待加强。亚澳季风区暴雨的对比研究亦需引起重视。

综上所述，我国暴雨机理与预测的研究任重而道远。我国气象工作者尚需继续努力，奋斗不止，力争在暴雨监测、机理和预报、预警与灾害防范等方面取得突破性进展。