為什麽我們能碰上這麽多“百年一遇”的洪水？

文章來自“科學大院”公眾號

作者: 牟福朋

近期多地遭受到暴雨洪水災害，讓我們為受災群眾牽掛不已，也不禁讓人產生了一些疑惑：“為什麽號稱‘20年一遇’的大洪水，似乎每年都會聽說？”

看完本文你會發現，如果“20年一遇”的洪水不是每年都出現，那才是怪事呢。

此“N年一遇”非彼“N年一遇”

很多時候，公眾會對科學名詞產生望文生義的誤解，“N年一遇”就是其中之一，人們很容易將這個詞理解為“N年才會出現一次”。我們可以類比一下漢語中的另外一個詞“千載難逢”，這個詞的意思是“一千年也難見到一次，形容事情的罕見程度”。很明顯它使用到了誇張的手法，所形容的事件也並非是真的每1000年才會出現一次。也就是說，無論是“千載難逢”還是“N年一遇”，其實說的都是某一事件的罕見程度。

以“100年一遇”為代表的“N年一遇”類詞匯，是一組科學術語。簡單地說，它們意味著對於某事件來說，在觀察以往數據的基礎上，該事件在一年裡發生的概率。

例如對於某地域來說，我們觀測了該地100年的夏季降水數據，發現只有1次降水量大於1000毫米，那麽我們可以認為對該地來說，大於1000毫米的降水量就是“100年一遇”。也就是說，對於任何一年來說，該地降水量大於1000毫米的概率都是1%，而兩次1000毫米降水的“平均”間隔是100年。因此，100年一遇的意思不是“100年才出一次”，而是“每一年出現的概率都是1%”。

因此，未來10年，該地至少出現一次100年一遇降水的概率是

更有意思的是，100年一遇降水在未來100年內一次都不出現的概率，其實也很大。

為了更好地說明問題，請大家看一幅圖：

該圖描繪了美國某條河流每年的洪水峰值，中部的黑線表示的是10年一遇的標準。雖然超過該線的洪水準均間隔10年才會來一次，但是我們可以看到，9次發生洪水的間隔中只有3次超過了10年。所以給人的感覺就是“10年一遇的洪水往往不到10年就會發生一次”。

但是大家要注意的是，還有一類使用 “N年一遇”的說法的現象，例如我們常說“哈雷彗星的出現是76年一遇的天文現象”，這是因為哈雷彗星圍繞太陽運行的周期是固定的76年，並不是概率事件。所以我們2020年看到哈雷彗星的概率並不是76分之一，而是零。大家一定要注意區分開這兩種不同的“N年一遇”的用法。

“N年一遇”為何每年都會遇到？

有兩個原因導致了我們現在會頻繁地遇到“N年一遇”的自然災害。

首先，通過上文我們知道，確定“N年一遇”的標準時，需要依賴以前的觀測數據。雖然通過精確的觀察和計算，工程人員可以確定一個合理的標準，但是我們無法預知未來，不知道這些數據是不是真的與未來的數據相符。隨著全球氣候變化的進程，極端氣象的發生頻率也越來越高，所以那些根據以前的數據制定出來的“N年一遇”的標準，可能就變得不準確了，這是我們現在頻繁遇到N年一遇的災害的原因之一。

其次，我們描述N年一遇時，是有地域概念的。我國幅員遼闊，有30多個一級行政區，各自的100年一遇的標準也是各不相同的。只要有其中一個發生了100年一遇的災害，我們就會在媒體上讀到信息，從而了解到“中國今年發生了100年一遇的災害”。

根據概率計算可以知道，34個一級行政區中，每年至少有一個行政區遭遇100年一遇災害的概率大約是

這個概率已經很高了。如果我們考慮50年一遇的話，那麽結果是，

這就意味著，每年我國至少有一個行政區遭遇50年一遇災害的概率是50%左右，這就已經很可觀了。如果回到我們標題中所說的20年一遇，我們會發現這個概率是，

也就是說，每年我國發生至少一次20年一遇災害的概率高於80%。這樣看來，20年一遇的洪水，似乎每年都發生也很正常。

那麽為什麽在很多人的印象裡，以前沒有過這麽多的20年一遇呢？這主要是因為現在我們的媒體和網絡都很發達，無論什麽地方發生災害我們都可以第一時間得到消息，所以會造成一種“以前沒有這麽多災害”的假象。另外，正如前文所說的，現在的地球正在經歷全球氣候變化的進程，極端氣象的發生頻率確實在逐漸增加。

科學界的“歷史遺留問題”

“N年一遇”的歧義很早之前就被人們詬病了，這套術語能夠沿用至今，其實是一個歷史遺留問題。在科學發展的歷程上，經常會出現一些新的概念或術語，經過後人的發展研究之後，發現原來那些術語是錯的，但是原來的術語由於已經被很多人使用開了，就不好糾正了，所以只能放任了。

和“N年一遇”相似的例子還有“光柵”，雖然字典裡講這個字在這裡讀作“shan”，但一看光柵的樣子我們就知道這個“柵”在這裡應該是“柵欄”的意思，所以讀作“zha”才是正確的讀音，只不過最早被引入我國的時候被人訛讀成了“shan”，所以大家就都跟讀“shan”了，還被收進了字典，成了標準音。

再比如曾經化學家們認為“吸收氧氣的反應叫做氧化反應”，但是後來人們發現，“氧化”這一詞不夠本質，物質被“氧化”的本質是該物質失去了電子。但是“氧化反應”這個詞作為歷史名詞保留了下來，很多沒有氧氣參與的反應也是氧化反應，因為在這些反應中，物質失去了電子。

生物學中也有類似的例子，例如我們熟知的“進化”一詞，對應於英文的evolution一詞。“進化”總給人以“生物變得越來越先進”的錯覺，事實上，進化指的是物種隨著時間而逐漸發生變化的過程，進化並不意味著地球上的生物越來越“先進”。但是“進化”這個詞由於被廣泛應用，所以成為了標準的科學術語。

科學是嚴謹的，但是語言承載了交流的功能，需要考慮交流的方便性。如果非要嚴謹，強行把“20年一遇的洪水”改為“每年發生概率是5%，兩次之間的平均間隔是20年的洪水”，那麽就大大影響了語言的交流功能了。因此我們也不必要求大家非得把語言調整到滴水不漏，很多廣為流傳的“錯誤”術語也會成為約定俗成的“正確”說法，這也正是探索科學過程中的樂趣之一，不是嗎？

參考文獻：

1. David, C., Bruder, J., Rohbeck, T., Grünzweig, C., Kottler, C., Diaz, A., Bunk, O., & Pfeiffer, F. (2007).

2.Fabrication of diffraction gratings for hard X-ray phase contrast imaging. Microelectronic Engineering, 84, 1172-1177.

科學大院是中科院官方科普微平台，由中科院科學傳播局主辦、中國科普博覽團隊運營，致力於最新科研成果的深度解讀、社會熱點事件的科學發聲。