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“21.7”河南极端持续暴雨天气特征及成因分析

河南极端暴雨 形势特征 物理量场 HYSPLIT轨迹模型

摘要：2021年7月18日到23日，河南出现了历史罕见的极端强降雨事件，强降雨集中时段（19日到21日）日降水极值均在400mm以上。本文利用常规地面、高空观测资料和ERA5 0.25°再分析资料对该次过程从环流背景、影响系统及物理量场极端性等方面进行了天气特征及成因分析，利用了HYSPLIT轨迹模型追踪了郑州720极端暴雨最大小时雨强的水汽来源。结果表明：在南亚高压东进和黄海对流层高层冷涡少动的影响下，200hPa高空槽稳定在河南上游并不断加深，为此次强降水提供了有利的环流背景。19日08时之前，河南北部降水主要受到700hPa以下低涡及其切变线的影响。而河南郑州极端暴雨与19日20时形成于500hPa的中尺度涡旋有直接关系，该涡旋在20日08时发展加强为一个高低层结构近乎垂直的深厚低涡，为郑州附近降水提供了深厚的动力抬升条件，20日下午到夜间，近地面北部弱冷空气的侵入也增大了层结不稳定，利于对流强度增大。对物理量的诊断分析说明，此次持续性极端暴雨过程出现在高层辐散抽吸作用强，中低层动力抬升明显的条件下，低层有强水汽辐合并稳定维持，使得大气一直处于深厚湿层中，低层急流的加强并维持输送水汽和能量使得层结始终处于不稳定中，同时也加强了低层动力抬升条件，这其中弱冷空气的侵入也起到了重要作用。从郑州区域A和豫北区域B的物理量对比来看，郑州附近的垂直运动更深厚，但维持时间较短，豫北的涡度大值区集中在中低层，强度大，水汽辐合强度是前者的2倍，维持时间更长，这均利于降水强度和累积量的进一步增大，郑州附近边界层偏东急流的加强和近地面冷空气的扩散入侵对不稳定能量的增强和维持有重要的作用，而豫北区域冷空气强度较弱，东南低空急流对不稳定能量的贡献更显著。 “21.7”暴雨共三条水汽路径，西太平洋为主要水汽源地，南海贡献小、路径短，源源不断的水汽输送，与降水持续性时间较长有关。