更强的飓风，更猛烈的热浪和洪水，世界各地的气候事件正变得越来越极端。通常我们所讲的极端天气事件是一种在特定地区和时间的罕见事件，当极端天气事件持续一定的时间就会发展为一次极端气候事件。虽然二者在持续时间和检测指标上有一定的差异，但是极端天气或气候事件通常会对社会经济和自然环境产生重大影响。在全球变暖背景下，一方面江河湖海的蒸发能力增强，大气中的水蒸气含量增多；另一方面，大气受热，使得大气能容纳的水汽含量增加（根据理论推断，全球每升温1℃，大气中可容纳的水汽含量约增加7%）；这两个原因在一定程度上揭示了极端天气与气候事件增多的现象。同时，气候变化正在加剧全球降水分布不平衡，由此造成的气候风险明显增加，并且极端天气气候事件表现出更加明显的区域性和局地性。

聚焦我国，近年来从华南干旱到河南暴雨、山西洪涝，不同寻常的气候引起人们的思考，传统的南涝北旱似乎颠倒过来了，北方地区降水量增加的同时，出现极端降水的频次也在增多，南方的降水反而出现了减少的迹象。我国因总降水量呈增多趋势而变得更为湿润的同时，降水的波动性也将显著增强。降水的变化受两种过程控制，一是热力作用，即大气中的水汽状况；二是动力作用，即大气环流状况。从降水的形成机理来看，水汽是形成降水的基本要素。随着地球变得越来越热，由海洋和陆面蒸发的水汽增加，这些水汽会在大气环流的作用下降落到局部地区形成降水，当与飑线、低涡、台风等天气系统相伴时则可能形成极端降水。最受关注的“7·20郑州特大暴雨”，郑州多地降雨量突破历史极值，2021年7月20日16-17时，郑州一小时降雨量达到201.9毫米(之前的最大数据，是广东茂名的168.3毫米, 香港天文台的历史最大暴雨，也不过是1小时115毫米), 最大过程降水量达到了1631mm。此次过程共造成150个县、市、区，1453.16万人受灾，农作物受灾面积1450万亩，2021年，河南粮食总产量为1308.84亿斤，比上年减少56.32亿斤，减产4.1%。破坏能力如此强的暴雨，造成它的原因究竟是什么呢，那么就让我们从气象的角度浅浅分析一下吧！

表征了大气运动普遍规律的大气运动方程组是高度非线性的，它几乎描写了各种尺度运动和它们之间的相互作用，很难找到准确解。为了使预报及分析更加准确，忽略天气过程中某些不重要的因素，我们便需要根据大气运动的时空特征进行尺度分类，大致分为大、中、小尺度运动，从而运用其对应的特征尺度来简化方程[1]。在一次天气过程中，往往以大尺度运动系统为背景，在这样的条件下有中小尺度系统发展，并反过来影响大尺度系统，也就是说一次天气过程是由多尺度天气系统共同作用产生的。

在郑州“7.20”极端暴雨天气过程中，如图1，其大尺度系统有：西太平洋副热带高压（简称“副高”）——位于西太平洋副热带地区的、在同一高度上中心气压高于四周的涡旋，在北半球的高压范围内空气作顺时针旋转；台风（热带气旋）——结构中心温度高的强烈气旋性涡旋，在北半球的气旋范围内空气作逆时针旋转。中尺度系统有：中尺度对流复合体，它是由很多较小的对流系统组成的。

图1  2022年7月20日20时500hPa风场图

那它们是如何相互配合形成此次极端暴雨过程的呢？

首先，在此次天气过程中，从7月中旬起，受到拉尼娜事件尾声的影响，北美洲出现“热穹顶”事件，而中国位于北美洲的上游地区，副高的位置比往年平均位置显著偏北，太平洋水汽进入我国的通道大大加宽。由于副高气流为顺时针旋转，其南侧的气流由东向西流动（图1），可以携带海洋上的大量水汽进入我国。

其次，东海、南海上两个台风的发展对“7．20河南暴雨”的形成功不可没。我们常有这样的体验，伴随台风而来的往往是丰沛的降水以及“台风假”（bushi），但这次暴雨过程中，位于海上的台风与河南之间隔着十万八千里，那为什么它们还会对这次暴雨产生影响呢？台风“烟花”位于东海方向，前文提到台风周围气流沿逆时针旋转，其北侧的气流与副高南侧气流运动方向一致，也是由东向西流动的；与此同时副高（高压）与台风（低压）之间的气压差增大，从而气流流动速度也显著增大,建立起一条从太平洋延伸到河南的宽阔且强劲的水汽输送通道[2]。自两广到河南的低空存在一片湿度较高的地区，另一个台风“查帕卡”东南侧的西南气流穿越这片高湿区，沾上水汽来到河南。这两条水汽输送带在太行山和嵩山地形的阻挡下在河南北部汇合[3]。此外，从17到20日，副高一直稳定在原地，而台风“烟花”的强度继续增强，并且缓慢地向大陆移动，我们知道，台风强度越强，它周围的风力也就越大，所以台风和副热带高压之间的偏东气流不断增强，水汽输送增大，使得河南强降水过程快速发展，最终在20日达到峰值。这件事情说明，台风不仅仅会影响沿海地区的降水，也会对距离较远地区的降水产生影响哦~那么上述条件也满足了暴雨形成条件中的“充分的水汽供应”。

然后，中尺度系统的生命较短，一次中尺度活动只能造成一地短时的暴雨，但是在此次天气过程中，中尺度对流符合体内多个中小尺度强对流系统不断合并、河南南部新生对流系统不断汇入，形成了时间长、雨量大的暴雨。这满足了暴雨形成条件中的“较长的持续时间”。

最后，暴雨形成需要“强烈的上升运动”。而这里有两个有利因素。第一是地形因素，郑州市西部为太行山脉南部，南部为伏牛山，东部为华北平原（如图2），所以，水汽通过平原，遇到山坡被抬升起来，气流中的水汽在抬升过程中水汽凝结形成降水；第二个因素是高低空天气系统的配合，在郑州上方，比副热带高压还要高的空中，由于高压脊（气流方向同“高压”一样）的存在，气流从中心向外流动，称为辐散。而在对应的低空，又有一些系统，使得气流向中心流动，称为辐合。由于空气的不可压缩性和连续性，辐散造成的上层空气缺失与辐合造成的下层空气聚集相配合，便会产生上升运动。

于是在这些条件的共同作用下，源源不断的水汽迅速抬升凝结成雨，降落在河南上空，便形成了“郑州7.20”暴雨。

图2 河南省地形

大气是一个高度复杂的混沌系统，牵一发而动全身，人类向大气中排放的每一份温室气体都可能变成扇动这个系统的“蝴蝶翅膀”，而暴雨等极端天气气候事件就是气候系统对此做出的反应，也是大自然传递给人类的“危险信号”。如果说人类文明是在茫茫大海中行驶的一叶扁舟，而天气气候是海上的波浪，那么现在这些波浪正变得越来越凶猛，这叶扁舟被越来越频发的惊涛骇浪剧烈地摇晃着。未来，与“任性”的降水波动共存或将成为一种常态。而作为生活在这个星球上的一员，我们要学习常识，在各种极端事件中保护好自己，更要尊重自然，敬畏自然，保护好我们共同的星球。

参考文献：

[1]动力气象学[M]. 气象出版社 , 吕美仲等编著, 2004

[2]祝传栋,陈正洪,李亚飞,许杨,张冠舜,廖洁.平流层高位涡侵入对河南“21·7”极端暴雨的影响[J].气象与环境科学,2022,45(02):27-37.DOI:10.16765/j.cnki.1673-7148.2022.02.004.

[3]冉令坤,李舒文,周玉淑,杨帅,马淑萍,周括,申冬冬,焦宝峰,李娜.2021年河南“7.20”极端暴雨动、热力和水汽特征观测分析[J].大气科学,2021,45(06):1366-1383.