问题

我国有气象记录才 70 多年,「千年一遇」暴雨,是怎么算出来的?

回答
咱中国这气象记录,说起来确实不算特别悠久,也就七十来年,和“千年一遇”这种词比起来,感觉像是刚学走路就想跑马拉松。那这动辄就出现的“千年一遇”暴雨,到底是咋算出来的呢?这背后啊,可不是拍脑袋想出来的,而是有一套科学的门道儿。

首先得明白一个概念:“千年一遇”不是说真的就一千年才来一次。它其实是一个统计学上的概念,用行话说叫“重现期”。简单来说,就是根据历史的降雨数据,计算出在某一个时间段内,发生同等或者更大强度的降雨的概率。

拿“千年一遇”来说,它的意思就是在任意一年,发生这样一场暴雨的概率是0.1%。换句话说,平均来说,可能每千年才会出现一次这么大的雨。但你要真信了这话,觉得一千年就来一次,那可就大错特错了。这只是一个概率上的平均值,就像你掷骰子,理论上六点出现概率是1/6,但你连续掷十次都有可能不出现六点,也可能连续几次都出现六点。

那具体是怎么算的呢?这里面涉及到一些统计学模型和方法。科学家们会收集尽可能多的历史降雨数据,这些数据可能来自气象站的记录,也可能通过其他方式(比如历史文献、沉积物分析等)来推断。然后,他们会用这些数据去拟合一个概率分布模型。

最常用的一种方法叫做极值理论 (Extreme Value Theory)。这个理论专门研究那些“极端”的事件,也就是那些发生概率非常低但一旦发生影响又非常大的事件,比如特大洪水、特大干旱、以及我们说的特大暴雨。

具体操作起来,大致是这样的:

1. 数据收集和整理: 收集研究区域(比如某个省、某个流域)在较长时间段内的每日或小时降雨量数据。数据越长越好,因为统计结果越可靠。
2. 筛选极值: 从这些数据中,把每年(或者某个固定周期)的极端降雨量(比如当年最大24小时降雨量)筛选出来。
3. 拟合统计模型: 用这些极值数据去拟合一个数学模型,最常见的有 Gumbel分布(也叫极值I型分布)或者 GEV分布(广义极值分布)。这些模型能够描述极端事件的发生规律。
4. 计算重现期: 一旦模型被建立,就可以通过模型反推出特定降雨强度对应的重现期。反过来,也可以根据设定的重现期(比如100年、1000年),计算出对应的降雨强度。

打个比方,如果科学家通过模型发现,某个地方的24小时降雨量达到300毫米的事件,在统计模型上对应的重现期是1000年,那么他们就会说这是“千年一遇”的暴雨。

那么,为什么我们现在感觉“千年一遇”的暴雨好像越来越频繁了呢? 这也是很多人疑惑的地方。这背后可能有几个原因:

统计样本的局限性: 正如前面说的,我们实际有可靠记录的时间并不长。七十多年的数据,对于推断“千年”级别的事件,其实还是有点“年轻”。有时候,早期的记录可能不够精确,或者有些极端事件没有被完整记录下来。
气候变化的影响: 这是一个越来越重要的因素。全球气候变暖,导致大气中的水汽含量增加,极端天气事件发生的频率和强度都在上升。也就是说,过去那种“千年一遇”的雨量,在新的气候背景下,可能会更频繁地出现。这就像一个原本不爱打架的人,因为环境压力变大了,就更容易动手一样。以前那种“普通”的气候模式正在被打破。
人类活动的改变: 城市化发展,土地利用方式的改变(比如森林被砍伐、大量硬化路面),也会影响局地的降雨和排水能力,使得相同降雨量下的灾害程度加剧。但这更多是影响了“成灾”的程度,而不是“降雨”本身的统计。
媒体传播和公众关注度: 随着信息传播的便捷,一旦发生大的灾害,媒体会广泛报道,公众的关注度也更高。这也会让我们对极端天气的感知变得更强烈。以前可能也有类似规模的雨,但没现在这么“声势浩大”。

所以,下次听到“千年一遇”的暴雨,不用太过惊讶,也不用完全把它当成一个绝对的时间概念。理解它背后是基于历史数据的统计推算,同时也需要考虑到气候变化等现实因素对这些概率的影响。这是一种科学的语言,用来描述极端事件发生的可能性,而不是一个精确的时间表。

网友意见

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谢邀,这问题怎么每年都会问一遍…

这个是概率问题,百年一遇千年一遇对应0.01和0.001的发生概率,为了易于理解、所以进行了文学修辞加工。

虽然一共气象记录才70年,但是根据每一年的具体天文数据,完全可以计算出概率


当然,由于全球气候变化,许多地方的气候出现了严重异常,比如今年北半球出现了大量洪水,这种情况下历史计算的概率很可能被突破。

所以气候变化不是个伪命题,如果不做应对、每个地球人早晚都会受到影响。

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虽然你买彩票中双色球一等奖的概率是一千二百万分之一,不意味着你必须等到一千二百万期以后才中奖。这是作为(新)鲜为人,必须知道的众(所)周知(识)。

同理,不管是洪水,干旱,地震,任何非人为的自然灾害,都会根据已有资料计算出常规区间范围,在小概率发生事件里,根据可能发生概率,也可以再划出百年一遇,千年一遇,万年一遇,甚至是灭世级事件。

当然,万年一遇只是个概念,其实没有价值,因为七八千年前豫州温暖潮湿遍地大象犀牛,那时候这点雨量真可能是常规区间。

随着气候变暖,气流运动加剧,强烈气象灾害发生概率在今后可能会明显提高。说不得到本世界中叶的统计数据里,这次强降雨就会调整为百年一遇甚至是十年一遇的通报口径。

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我国有气象记录才70多年,“千年一遇”暴雨,是怎么算出来的?

河南多地近日出现大暴雨,7月20日,郑州气象官方微博发布视频称,郑州暴雨“超千年一遇”。

河南省水利厅官网信息则显示,“7月18日8时至21日02:00分,河南省部分地区普降暴雨、特大暴雨,最大点雨量荥阳环翠峪雨量站854mm,尖岗818mm,寺沟756mm,重现期均超5000年一遇。”

“5000年一遇”的说法,在网络上引发了一些讨论,不少人将其理解为“5000年才能遇到一次的超小概率事件”。这种理解,是对的吗?

如何理解暴雨“千年一遇”

郑州气象20日晚发布的消息称,郑州常年平均全年降雨量为640.8mm,相当于这三天下了以往一年的量。从气候学的角度来看,小时降水、日降水的概率,重现期通过分布曲线拟合来看,都是超千年一遇的。

近年来,“五十年一遇暴雨”“百年一遇暴雨”等说法经常出现在公众视野。公众不免疑问,几年前刚刚经历过一次“百年一遇”的暴雨,怎么又来了?

实际上,“X年一遇”的说法并不等于“X年才能遇到一次”,而是有其他计算方式。

据第一财经报道,从事市政规划设计的工程师赵鹏城解释称,“重现期超5000年一遇”可以理解为在有降雨记录以来,出现的历史最大降雨。在水文统计中,重现期即在一定年代的雨量记录资料统计期间内,大于或等于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间,一般以年表示。

“‘重现期’和‘千年一遇’的表述一致,都是概率学上的提法,后者具体指同规模的降雨量每年有千分之一的概率发生,而非绝对数值意义上的一千年有且只发生一次。在现实中,该强度暴雨或许千年出现多次,又或许不会出现。”中国城市规划设计研究院生态市政院副院长吕红亮则表示。

某国家重点实验室的一名工程师表示,目前,中国城市普遍采用《室外排水设计规范》的暴雨强度按式,并将其作为判断城市降雨规律的主要依据和指导城市排水防涝系统规划建设的基础。

该工程师运用上述按式推演了此次郑州的强降雨,“本次降雨按3天算,t=3天,降雨强度972.8L/hm2.s(升/每秒每公顷),根据公式反算出降雨重现期P=5000。而不同的地区因为蓄洪、行洪、排洪条件不同,有一个降雨强度和洪水等级(以重现期表示)的对应关系,忽略这个关系不计,暂且认为降雨重现期P=5000对应洪水频率是5000年一遇。这就是媒体上说‘洪水5000年一遇’的由来。不过以上数据仅为举例,以972.8L/hm2.s作为降雨强度并非与实际雨量完全匹配。”

“千年一遇”说法准确吗?

对“百年一遇”、“千年一遇”的说法,也有专家表示从目前掌握的气象数据,无法下此定义。

据河南商报,中央气象台首席预报员陈涛介绍,“千年一遇”“百年一遇”是源自于水文气象里面关于洪水重现期的一种科学上的解释。主要是依据从历史记录而且是一个比较长的这个记录来看,推算极端天气事件、极端洪水事件,出现的就是历史的重现期。计算方法主要是依据时间比较长的历史记录来推算某一类天气事件。尤其是洪水这个事件在历史上可能重复发生的频率,这实际上是一个数学上的概率。

陈涛称,从大气科学研究的角度来讲,我们形成有严谨记录的气象记录时间是在1950年之后,有了比较准确和完整的降雨量的科学记录。到现在为止,整个降雨量记录的是70年左右,所以说我们表达极端天气甚至是极端降雨过程的方法主要是根据历史排名,根据我们各站点在历史上出现的极大值得降雨量,依次进行排名。如果是新出现了极端的强降雨记录,我们会把这个排名再做相应的调整,这是我们大气科学界里面比较常见的做法。

他表示,所谓“百年一遇”“千年一遇”在目前没有得到可靠的、长时效的、有效的降雨记录之前,很难去谈这个问题。

编辑|卢祥勇 王嘉琦 杜恒峰

校对|孙志成

每日经济新闻综合自第一财经、澎湃新闻、河南商报

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