“千年一遇”未必真的千年一遇

河南這次的暴雨，想必大家已經從各個渠道有所瞭解了。首先向各位仍然在第一線奮戰的救災人員致敬，希望他們平安歸來。

暴雨本身就不說了，已經太多資訊了，說一下暴雨的定語——重現期。

在遇到極端事件的時候，我們經常聽到的形容詞就是“十年一遇”、“百年一遇”等等。這些形容詞有一個專業術語，叫做重現期（return period），從字面上理解，就是指這個事件再次發生需要多長時間。

然而，不管是“N年一遇”還是重現期，從字面上講，都具有很大的迷惑性。

比如這次鄭州的暴雨，強度達到了“千年一遇”，也就是重現期為1000年。這麼說的話，會讓人們產生兩個誤解：第一，這種暴雨1000年才發生一次；第二，這次發生了，要等1000年才會發生下一次。

而實際上，這兩種解讀都是錯誤的。

重現期是一個水文學概念，用來描述降雨、洪水等極端事件發生的平均時間間隔，是根據歷史資料計算出來的一個計算結果而已［1］。

這個計算結果描述了極端天氣發生的機率，至於極端天氣到底發不發生，什麼時候發生，發生幾次，都是不確定的。

畢竟它不是打工人，不需要按照我們計算出來的重現期按時考勤打卡，它上不上班，全靠心情。

就好比拋硬幣，統計學上我們計算出來，正面朝上的機率是50%，而這並不代表你拋兩次，就一定會有一次正面朝上。實際上，可能你連續拋十次，都是反面朝上。

那麼是統計學錯了麼？當然不是。你再多拋點，拋個一萬次，你會發現，最後的結果差不多就是正面向上5000次，反面向上5000次。而上面提到的，正面向上的機率是50%，也是這麼算出來的。

重現期的計算也是一樣的道理。

比如，某次暴雨的強度是“十年一遇”，同樣，這也並不代表這種強度的暴雨每十年發生一次。實際上，在十年裡，這種強度的暴雨可能發生了六次。

是水文學錯了麼？當然不是。如果你有足夠多的記錄，比如200年，你就會發現，200年期間，這種強度的暴雨發生了20次，平均每十年發生一次，所謂“十年一遇”。

但是實際上，這20次暴雨，可能是連續20年發生的，其餘的180年都沒有發生，然而即便如此，它也脫不掉“十年一遇”的帽子，它依然叫“十年一遇”的暴雨。

具體的重現期計算稍微複雜一丟丟，但是基本意思就是這樣，就不詳細說了［2］。

因此，“千年一遇”未必真的就是一千年才遇到一次，它只是表示事情在某一年發生的機率是0。1%。這個機率非常小，但這並不妨礙它發生，甚至是連續發生。

以上，是關於重現期的第一點說明，即重現期未必準時重現，N年一遇只是表示機率的一個計算結果而已，並不是極端天氣的考勤表。

接下來說第二點。

上面已經說過，重現期是一個根據歷史資料得出的計算結果。而歷史資料、尤其是氣象方面的歷史資料有一個重要特點，就是——少。

地球現在46億年了，人類有文明5000年了。而世界上最早的氣象站，英國的Radcliffe氣象站，也才200多年的歷史［3］。我國最早的氣象站，香港天文臺，也是在1885年才開始進行科學的氣象觀測［4］。而其餘大部分氣象站，能有50年的資料就非常不錯了。

目前全球最全面的氣象資料庫CRU，透過各種手段（插值、外推）也就只能把時間提前到1901年［5］。

統計學上，因為我們無法得到整體資料，所以我們透過研究具有代表性的樣本來獲得對整體的認知。

而在地球氣候領域，這100多年的資料樣本，對於幾十億年的整體資料來說，實在是太小了，根本不具備代表性，即便研究出來一個結論，也是盲人摸象，隨時面臨著被推翻的可能。

這次鄭州的暴雨就是一個例子，鄭州氣象觀測站的最大小時降雨量為201。9毫米，這已經突破了中國大陸小時降雨量的歷史記錄（198。5毫米，河南鱗狀，1975年8月5日）［6］。

而不幸的是，隨著氣候變化，極端天氣會越來越頻繁地突破歷史記錄。

比如2018年，黃和流域就有13條河流發生超歷史洪水［7］。而同年的颱風“山竹”，風速也突破了歷史記錄［8］。去年南方的水災，也有10條河流發生超歷史洪水［9］。

這些頻繁超過歷史記錄的極端天氣會造成一個後果，就是它們會使我們計算的重現期不準確。

前面已經說過，我們是根據歷史資料計算重現期的。

比如在某地，我們有50年的歷史資料。然後某一天，下了一次暴雨，這次暴雨的強度是a。我們查了查50年的歷史資料，發現強度達到a的暴雨以前總共發生過五次，所以我們說這次暴雨是“十年一遇”。

假設在接下來的10年中，因為極端天氣越來越頻繁，強度達到a的暴雨，又發生了五次。

那麼10年以後，我們就有60年的資料了，在這60年的資料中，我們總共有10次強度達到a的暴雨：前50年有五次，後10年有五次。

這麼一算，強度達到a的暴雨的重現期，就變成了“六年一遇”（60年發生10次）。

換句話說，同樣的暴雨強度a，已經不夠格成為“十年一遇”的暴雨了，而降級成為了“六年一遇”。那麼新的“十年一遇”的暴雨強度，也就自然會大於之前的強度a了（這裡［10］有詳細的舉例和計算過程）。

這又會帶來什麼後果呢？就是我們的一些基礎設施可能不夠用了。

還是上面的例子，如果我們現在建一個水庫，用來抵禦強度為a的暴雨，也就是“十年一遇”的暴雨。那麼十年後，這個水庫就只能抵禦“六年一遇”的暴雨了，再發生“十年一遇”的暴雨，可能它就抵禦不了了。

當然，所有的一切都建立在一個假設上，就是在未來，極端天氣會越來越頻繁。

至於這一點，目前主流的觀點，都是認同的，也就是氣候變化、全球變暖會導致極端天氣頻發［11］。而根據各種氣候模型計算呢，也是這麼個結果。

我個人對於全球變暖持中立態度。雖然從這100多年的觀測來看，的確氣溫是在升高的，但是還是我前面說的，在地球氣候尺度上，樣本太小了，不足以支撐這個論據。

但是不管怎麼說，極端天氣肯定是越來越多的，畢竟在氣候領域我們的樣本太小了，才100多年，所以很容易就會碰到樣本之外的極端天氣。

目前在地球整個的氣候規律上，人類還真就“沒見過什麼世面”。

《黑天鵝》的作者塔勒布就認為，隨著整個地球的系統越來越複雜，樣本之外的極端事件，以後會越來越多［12］。對此，我深以為然。

當然，老塔說的這個極端事件不僅僅指極端天氣，而是指任何方面，比如911恐怖襲擊。他本人也隨著成功預言到會有飛機撞大樓事件而名聲大噪。

順帶說一句，老塔的三部曲《黑天鵝》《反脆弱》《隨機漫步的傻瓜》都是非常精彩的著作，有興趣的朋友們可以閱讀一下。

到此，關於重現期的兩點就說完了。那麼對於這種極端天氣我們有沒有辦法抵禦呢？

很遺憾，沒有。

我們無法抵禦，只能適應，俗話說就是惹不起還躲不起麼。

比如這次鄭州地鐵被困，我最開始還有疑問，為什麼明明這麼大暴雨地鐵還在運營？

但是後來我一看，小時降雨量達到了200毫米，我就明白了，根本反應不過來。

2012年北京的721暴雨，我是親自經歷過的。就那樣，城區當時一天的降雨量也就是215毫米。而鄭州這次，一小時的降雨量就超了200毫米［14］。

在這種情況下，現有的應急預案根本反應不過來，因為就沒見過這麼急的雨。下圖是當天的每小時降雨量，下午五點到六點之間，降雨量猛升到201。9毫米，這換做誰都沒辦法［15］。

鄭州7月20日每小時降雨［15］

2012年世界盃巴西和中國打小組賽的時候，卡洛斯進了一個任意球，作為國家隊的門將，江津後來在接受採訪的時候說到：“以前從沒見過球速這麼快的射門”。

這不是江津水平有限、訓練不夠，你見都沒見過，怎麼訓練？當天的鄭州地鐵，恐怕也是這個感覺。

除了應急預案之外，現有的基礎設施，也面臨一樣的問題，除非重大的基礎設施，比如三峽工程是按照萬年一遇的標準設計的，其餘設施在設計的時候沒有考慮這種特別極端的事件。

不過說實話， 就算你考慮進去這種小機率極端天氣，也未必會真的按照這種標準去修建基礎設施。

比如北京的排水系統以前是按照“兩年一遇”設計的，之後進行了更新，也就只是提升到了“十年一遇”［16］。

城市的基礎設施，是服務於城市的經濟、政治、市民等綜合需求的，不是專門用來防洪的，防洪只是其中一個影響因素，並不是全部。

另外，鄭州暴雨之後，有人對於耗資500億修建海綿城市提出了異議，認為沒什麼用，還是防不住內澇。

其實這是另外一個誤解，海綿城市從原理上講，它就不是用來防極端天氣的，它只能一定程度上緩解城市排水系統的壓力［13］。

鄭州這次的極端天氣，且不要說是海綿城市了，就算是游泳池城市都沒用，一樣防不了。

海綿城市就是一個馬甲，氣溫下降5度，可能套上會管點用。但是如果氣溫驟降到零下80度，你套100個馬甲也沒用。你這個時候說馬甲質量不好，是不是會有一丟丟過分？

原文連結：“千年一遇”未必真的千年一遇​

全文完，請保護好眼睛，且聽下回分解。

歡迎點贊、評論、收藏、轉發。

歡迎關注公眾號：後天在說