司福意， 張一平， 趙海青， 李社宗， 王 迪

(1．中國氣象局·河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點開放實驗室，鄭州 450003； 2．焦作市氣象局，河南 焦作 454003；3.河南省氣象臺，鄭州 450003； 4.鄭州市氣象局，鄭州 450005)

引 言

我國是多暴雨國家，頻繁發(fā)生的暴雨往往給當?shù)貛聿煌潭鹊臑?zāi)害。因此，對暴雨形成機制和預(yù)報方法研究，一直都是天氣預(yù)報工作的重點，并已取得了大量科研成果。早在20世紀80年代，陶詩言[1]對中國暴雨的物理條件、地形影響、各種尺度天氣系統(tǒng)與暴雨的關(guān)系等方面進行了系統(tǒng)研究。陶詩言等[2]還指出，華北大暴雨常與中低緯度系統(tǒng)的相互作用有關(guān)。孫建華等[3]對20世紀90 年代華北大暴雨過程的統(tǒng)計結(jié)果表明，約74 %的華北大暴雨個例有臺風直接或間接影響。在臺風遠距離影響下，華北暴雨往往強度大、效率高，累積雨量大，如2012年7月21日北京特大暴雨，多站降水量超過了歷史極值。北京“7·21”特大暴雨引起了很多氣象工作者的高度重視[4-6]，并從特大暴雨的極端性、形成原因、動力因子、水汽輸送及河套氣旋發(fā)展東移與暴雨的關(guān)系等不同角度對其進行了深入研究。由此可見，一次極端暴雨的發(fā)生往往是多種因素綜合影響的結(jié)果，可根據(jù)關(guān)注點的不同從多角度進行探討分析，從而更深刻地揭示暴雨過程的形成機理，增強人們對極端災(zāi)害天氣的認識，提高預(yù)報水平。

暖區(qū)暴雨的定義最早針對的是華南前汛期暴雨，由黃士松[7]提出。此類暴雨具有強度大、降水時段集中、對流性質(zhì)明顯等特征。華北暴雨[8-12]具有鮮明的季節(jié)和地域特征，其降水強度大，局地性強，且往往與地形關(guān)系密切。王叢梅等[13]針對2015 年8月2日和2011年8月9日兩種不同天氣系統(tǒng)背景下發(fā)生在太行山東麓的短時強降水過程開展了研究，結(jié)果表明,太行山地形通過增強輻合上升運動、增大垂直風切變,進而使降水強度增大。

在超強臺風“尼伯特”登陸的背景下，2016年7月9日河南北部出現(xiàn)了一場區(qū)域性暴雨天氣過程(簡稱“7·9”暴雨)，其中新鄉(xiāng)和輝縣國家基本站日雨量突破400 mm，是河南省氣象觀測記錄中僅遜于“75·8”特大暴雨日雨量的次高值，而且其小時雨強與強降水持續(xù)時長也刷新了當?shù)貧v史氣象記錄。極端強降水給人民生命財產(chǎn)造成重大損失，僅新鄉(xiāng)市就有50多萬人受災(zāi), 1人死亡，直接經(jīng)濟損失超過17億元。針對此次過程，漆梁波等[14]指出，作為重要業(yè)務(wù)參考的全球模式，均未能提前對此次暴雨過程做出有效預(yù)報或提示，高分辨率區(qū)域模式和快速同化更新系統(tǒng)則表現(xiàn)出更好的預(yù)報能力。馬月枝[15]和顧佳佳[16]等在中尺度環(huán)流特征方面對這次特大暴雨過程進行了分析。

本次天氣過程的影響系統(tǒng)偏弱且各層無急流，缺少預(yù)報大暴雨的充分理由。本文側(cè)重對引發(fā)此過程的天氣尺度系統(tǒng)——華北冷渦所處大氣環(huán)境場的特征、遠距離登陸臺風影響及太行山地形的助推作用進行探討，期望能為同類非典型極端降水事件的預(yù)判提供一些參考。

1 資料的選取和降水實況

1.1 資料的選取

本文所用資料包括MICAPS常規(guī)高空和地面分析圖、區(qū)域自動站觀測資料、FY-2E衛(wèi)星云圖和鄭州多普勒天氣雷達資料，物理量場由EC-ERA5(0.25°×0.25°)再分析資料計算得到。

1.2 強降水的時空特征

2016年7月8日20時-9日20時，豫北出現(xiàn)了一次特大暴雨天氣過程，強降水主要集中在太行山東麓(圖1a)。從圖中可見，兩個國家氣象觀測站輝縣和新鄉(xiāng)24 h雨量分別達440 mm和414 mm，均超過了當?shù)赜袣庀笥涗浺詠淼臉O值。區(qū)域站的累積降水量有156站≥50 mm、96站≥100 mm、16站≥250 mm，最大出現(xiàn)在新鄉(xiāng)市區(qū)的平原鄉(xiāng)，達450 mm。過程降水可分為三個階段: 8日21時-9日02時為降水初期，降水在安陽西北部啟動并逐漸沿太行山東麓發(fā)展南下，相對較弱；9日03-09時為降水強盛期，≥30 mm/h的強降水主要集中在該階段；10時后進入衰退期。位于暴雨中心的輝縣和新鄉(xiāng)站(圖1b)均連續(xù)7 h降水強度超過對流性暴雨的雨強標準(≥20 mm/h)，輝縣站9日07-08時雨強達111.1 mm/h，新鄉(xiāng)站9日04-05時、05-06時雨強分別達95.9 mm/h和101.1 mm/h。強降水雨強之大、持續(xù)時間之長,均突破當?shù)貧庀笥涗?，具有極端性。

圖1 2016年7月8日20時-9日20時豫北降雨總量分布(a)及特大暴雨站點逐小時雨量演變(b)

2 冷渦背景下的環(huán)境場配置特征

在高空冷渦[17-20]背景下，河南強對流天氣[21-22]多為快速移動的短歷時雷雨大風天氣，引發(fā)持續(xù)性的區(qū)域暴雨非常罕見。本次過程中華北冷渦有著不可或缺的重要作用，與通常冷渦系統(tǒng)不同的是,本次過程的高空冷渦居于副熱帶高壓西北方向?qū)拸V的弱脊中，表現(xiàn)為一個單圈閉合環(huán)流和一條冷溫槽線，其作用極易被忽視。

2.1 適宜的高低空環(huán)流配置

本過程的高空冷渦整體偏弱，系統(tǒng)僅從250 hPa發(fā)展至500 hPa(屬于淺薄型)。圖2(a)(c)分別為2016年7月9日08時250 hPa和500 hPa天氣形勢圖。圖2(a)中標注了從8日08時至10日20時間隔12 h的500 hPa和250 hPa上的低渦移動情況。從圖中可見，在對流層中上部的冷渦中心，軸線從下至上呈現(xiàn)出向北—東北方向傾斜的特征。500 hPa上冷渦8日08時在地處河套北端的臨河附近生成，20時移到東勝南側(cè)，9日08時移至石家莊附近。

從圖2(c)中可見，低渦的東北部有冷槽和明顯的負變溫，西南方有一支顯著的西北風大風速帶，鄭州站風速達到14 m·s-1；東南沿海當年1號超強臺風即將登陸，臺風低壓北側(cè)有暖倒槽伸向內(nèi)陸，與冷渦南部低壓槽接近打通。圖2(b)為9日08時的高低空形勢配置綜合分析圖，從中可見,暴雨中心恰好位于地面輻合線的輻合中心附近，925 hPa上有來自東南方向(10 m·s-1)的顯著氣流，700 hPa暖切變線過其上空，500 hPa上有來自西北方向的大風速軸(14 m·s-1)穿過其西南側(cè)，對流層上部200 hPa處于高空急流的分流區(qū)上空。源源不斷的水汽輸送、中等強度的垂直風切變、低空輻合高空輻散的持續(xù)抽吸作用，為對流性暴雨的形成和維持提供了十分有利的天氣尺度環(huán)境條件。

圖2 2016年7月9日08時250 hPa天氣形勢圖(a)、中尺度綜合分析圖(b)、500 hPa天氣形勢圖(c)及鄭州站8日20時與9日08時探空圖(d)

2.2 中低層極高的溫度、濕度條件的形成

叢春華等[23]研究表明:遠距離臺風暴雨的落區(qū)主要有兩個類型，Ⅰ型位于環(huán)渤海地區(qū)(包括河南大部)，Ⅱ型位于川陜地區(qū)；臺風遠距離暴雨能否產(chǎn)生的關(guān)鍵在于熱帶氣旋東側(cè)環(huán)流能否將水汽輸送到中緯度槽前。從圖2(c)中可見,此次過程臺風與中緯度系統(tǒng)間沒有高氣壓或偏北氣流阻斷。在臺風倒槽的東北側(cè)，沿副高邊緣從925 hPa到850 hPa形成了一條完整的伸向華北南部的東南風暖濕氣流輸送帶。東南氣流進入豫東后，逐漸形成一個水汽輻合帶，輻合帶隨著氣流由東南向西北推進。

降雨過程之前，豫北已處于副熱帶高壓西側(cè)的高溫、高濕環(huán)境中。臺風外圍暖濕氣流的移入，加劇了華北南部對流層中低層高溫、高濕環(huán)境場的發(fā)展，有利于對流性不穩(wěn)定能量儲備和累積。8日14時900 hPa和925 hPa上假相當位溫高能舌均已接近輝縣附近，在地面天氣圖上豫北測站的露點溫度均已達到23 ℃以上。圖2(d)為最接近豫北暴雨中心的探空站——鄭州站8日20時和9日08時的探空圖，從中可見，豫北暴雨發(fā)生前對流層中低層700 hPa以下已維持著深厚的高溫、高濕層結(jié)，各層的t-td均≤2 ℃，近地面露點溫度td甚至高達26 ℃。9日20時代表濕對流有效位能儲備的CAPE值已達到2718.2 J/kg，9日08時CAPE能量雖已有釋放，但其強度仍達到1609.4 J/kg。追蹤系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)現(xiàn)，隨著冷渦系統(tǒng)的東移，8日夜間冷渦所攜帶的高空干冷平流疊加在處于其東南、南部象限的豫北平原高溫、高濕環(huán)境場之上，形成了超強的位勢和動力不穩(wěn)定。隨即巨大的不穩(wěn)定能量在地面輻合線附近被激發(fā)和釋放。

3 臺風和地形對強降水極端性的影響

太行山迎風坡喇叭口地形對臺風外圍東南暖濕氣流有著阻擋、抬升和匯聚作用，主要體現(xiàn)在三個方面：一是極強水汽輻合中心的形成和超長時間擺動維持，二是中等以上強上升運動的形成和持續(xù)，三是強輻合、上升運動中心恰好落在地形喇叭口迎風坡處，彰顯著喇叭口地形的匯聚作用。

3.1 臺風外圍水汽輸送在太行山東麓引發(fā)強水汽輻合

遠距離臺風外圍東南暖濕氣流帶把沿海的水汽源源不斷地向華北南部輸送。利用EC-ERA5再分析資料,獲取了臺風外圍東南風場向內(nèi)陸的推進情況：925 hPa上，≥6 m·s-1的東南風及其相伴的水汽輻合帶于8日08時進入豫東商丘附近，14時越過開封靠近黃河一帶(圖略)。8日20時東南風速已加大至8 m·s-1,且過商丘南部經(jīng)開封到新鄉(xiāng)東南部已顯現(xiàn)出一條東南—西北向的大風速軸；相伴的水汽輻合帶前沿也已越過黃河進入豫北，中心強度為6×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1(圖3a)。到9日02時,風場中大風速軸線更加清晰，由蘇皖南部過豫東伸向豫北，周口和商丘間風速已達10 m·s-1，且風的偏南分量也在加大；水汽輻合中心已到達太行山東麓，強度達15×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1(圖3b)；08時輻合區(qū)域范圍雖有明顯擴大，部分已進入山西高原，但中心仍滯留在太行山麓上空，強度仍達8×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1。

參考栗晗等[24]對1980-2016年71個豫北日雨量≥100 mm的大暴雨個例的850 hPa水汽輻合強度范圍的統(tǒng)計結(jié)果及司福意等[25]所做的強降水個例分析結(jié)果，可以確定本次過程的水汽輻合強度在當?shù)貙儆跇O強類別。對比圖3(b)(c)和(f)可見,水汽輻合中心恰好位于太行山東麓地形喇叭口的迎風坡處，并在其附近維持時間超過6 h之久。

3.2 太行山地抬升作用分析

地形的抬升作用促成了中等強度以上的上升運動形成。圖4 (a)(b)為9日02時、08時沿35.4°N(暴雨中心)所做的垂直速度緯向空間剖面圖。在圖4(a)中，-10×10-2hPa·s-1的上升運動伸展到300 hPa以上，有兩個上升強度大值中心：一個在850 hPa附近，強度達-40×10-2hPa·s-1，軸線隨高度向西傾斜，大致與山脈坡度傾斜方向一致;另一個在500 hPa附近，強度達-60×10-2hPa·s-1，軸線基本與地面垂直。從圖4(b)中可見，對流層中上部的上升運動隨高空風明顯東移，遠離暴雨中心，500 hPa附近的上升運動中心已消失，而對流層低層的上升運動中心卻穩(wěn)定維持，雖然高度下降至925 hPa附近，但強度卻增加到-50×10-2hPa·s-1以上。對比分析表明，暴雨中心區(qū)域，在對流發(fā)展的前期，地形的抬升作用和熱力不穩(wěn)定能量釋放對系統(tǒng)的發(fā)展均有貢獻，前期熱力不穩(wěn)定能量釋放作用占主導(dǎo)地位，從而使對流發(fā)展十分旺盛。在強降水中后期，上升運動的維持主要得益于地形對迎面而來的暖濕氣流阻擋和動力抬升作用，上升運動中心高度已明顯降低。02、08兩個時次的上升運動強度均達到-50×10-2hPa·s-1以上，在豫北71個日雨量≥100 mm的大暴雨個例上升運動強度統(tǒng)計中，位列中位數(shù)附近[18]。

顧佳佳等[16]還通過中尺度分析指出，在暴雨中心上空600-925 hPa存在著一個垂直運動次級環(huán)流圈。圖4(a)中對流層低層上升運動中心的東西兩側(cè)各有一個接地的下沉區(qū)，東側(cè)的強度達10×10-2hPa·s-1。這表明在強對流發(fā)展前期，對流層下部強對流中心的東西兩側(cè)各有一個垂直運動環(huán)流圈，彰顯出強降水過程初期對流有效位能所釋放的熱力作用占主導(dǎo)地位。相鄰的上升、下沉氣流區(qū)同時存在，昭示著對流層下部次級環(huán)流圈的存在，為強對流系統(tǒng)長時間維持提供了有力支撐。圖4(b)中僅在上升區(qū)的東側(cè)有下沉氣流，說明僅有一個環(huán)流圈，也展現(xiàn)出在強降水后期地形抬升作用占主導(dǎo)地位。

3.3 太行山東麓喇叭口的匯聚作用

圖3(f)為豫西北地形與氣象測站分布。圖3中呈東北-西南走向的太行山主脈位于輝縣西部(海拔約1500 m)，輝縣北部分布著海拔500-1000 m的余脈，二者之間形成了一個面向東南的喇叭口，新鄉(xiāng)和輝縣依次位于喇叭口東南側(cè)。對比圖3中(a)(b)(c)三個時次水汽輻合帶的位移和強度變化，有兩個顯著特征清晰可見：一是狹長的帶狀輻合線聚攏成圓型輻合中心，且中心落在了山前喇叭口地形入口處；二是近地面水汽輻合中心強度從平原(圖3a)到山前(圖3b)增強了2.5倍之多。水汽輻合中心的形成和強度變化固然有濕熱能的熱力作用，但地形的抬升匯聚作用更為突出。

地面輻合線動態(tài)與強降水落區(qū)的集中,也能體現(xiàn)出喇叭口地形的匯聚作用。8日14時地面氣壓場上，華北南部處于副熱帶高壓西側(cè)高溫、高濕環(huán)境中，有兩條地面輻合線：一條位于山西高原，與冷渦主體云系相對應(yīng)，由太原過榆次伸向榆社西側(cè)；另一條位于太行山東麓，從溫縣經(jīng)新鄉(xiāng)、浚縣伸至內(nèi)黃附近。隨著冷渦主體云系的東移，20時高原上的地面輻合線已東移南壓至涉縣、陵川和高平一線，而豫北平原上輻合線北端卻隨東南風的加強西進到湯陰西北側(cè)，向太行山東麓靠近。區(qū)域自動站監(jiān)測顯示：21時前后，上述兩條輻合線在安陽西部交匯，林州站由20時的西南風轉(zhuǎn)為東北風。之后，冷渦主體對流云系后側(cè)雷暴高壓(冷池)所攜帶的冷空氣沿著山麓向東南擴散，先后在安陽與鶴壁境內(nèi)觸發(fā)強對流，出現(xiàn)了20～40 mm·h-1的強降水。9日凌晨,位于輻合線南端的焦作轄區(qū)對流性降水也得到了啟動和發(fā)展，并沿輻合線向北推進，而此時輻合線北段已順時針旋轉(zhuǎn)至內(nèi)黃、滑縣至衛(wèi)輝一線(圖3d)。到03時前后，輻合線北段已在鶴壁附近逐漸轉(zhuǎn)橫，并與正在加強西進的低空東南暖濕氣流相交匯，鶴壁境內(nèi)出現(xiàn)了大片50～60 mm·h-1的對流性強降水。04時位于輻合線中部的輝縣附近出現(xiàn)了一個氣旋性輻合中心，大暴雨中心在此不斷地增強和維持。圖3(e)為9日04:30的地面風場分析圖。

圖3 2016年7月8日20時(a)、9日02時(b)、9日08時(c)925 hPa風矢與水汽通量散度場及9日00:00(d)、04:30(e)豫北區(qū)域地面風場和豫北地形與氣象測站分布圖(f)

圖4 2016年7月9日02時(a)和08時(b)沿 35.4°N的垂直速度緯向空間剖面圖

4 豫北暴雨的對流條件和發(fā)生機制分析

4.1 具有暖區(qū)持續(xù)暴雨的溫濕條件

利用EC-ERA5再分析資料,獲取了反映大氣濕熱條件分布的假相當位溫θse分布情況。在925 hPa和900 hPa上，8日14時和20時豫北均已處于不斷加強的高溫、高濕大氣環(huán)境場中，對應(yīng)θse>351 K的高能舌已伸至安陽境內(nèi)(圖略)。20時之后，隨著冷渦南部弱冷空氣的擴散南下，沿著太行山東麓出現(xiàn)了一條東北-西南走向的能量鋒區(qū)。圖5(a)為9日02時925 hPa上的θse分布情況，從中可見豫北正處于太行山東麓等值線密集的能量鋒區(qū)上，鋒區(qū)強度達到每緯度相差6 K。圖5(b)為9日02時沿暴雨中心(35.4°N、113.5°E)所做的θse緯向剖面圖。從圖中可見，在對流性暴雨發(fā)生前期，暴雨中心上空在900 hPa高度上有一θse>350 K的高能中心， 900 hPa到800 hPa間θse直減率最大，達到5 K/100 hPa。這說明暴雨中心上空也是位勢不穩(wěn)定區(qū)。許愛華等[26]對江西暖區(qū)暴雨的能量場分析結(jié)果與上述分析情況相類似，只是其能量鋒區(qū)多以東-西方向為主，所統(tǒng)計的不穩(wěn)定層結(jié)高度多在850 hPa與500 hPa 間。本次過程的不穩(wěn)定層結(jié)更接近對流層底層。

圖5 2016年7月9日02時假相當位溫925 hPa分布(a)及沿 35.4°N的緯向剖面圖(b)

4.2 強對流天氣的發(fā)生機制

“7·9”豫北暴雨過程發(fā)生前夕，588 dagpm線雖已退至海上，584 dagpm線位置變動不大,且高空冷渦處于其控制區(qū)域內(nèi)；700 hPa上,312 dagpm線已由高原東側(cè)退至鄭州以東地區(qū)。中低空各層等壓面上等位勢高度線均相對稀疏，并無代表明顯的冷空氣入侵的斜壓鋒區(qū)出現(xiàn)，風速亦相對較弱(700、850 hPa無低空急流)，僅在925 hPa高度上有一支風速達8～10 m·s-1的東南風顯著氣流。進一步追蹤分析發(fā)現(xiàn)，8日08時500 hPa上位于冷渦東北部的東勝站已出現(xiàn)了一個強度達-4 ℃的24 h變溫區(qū)，并伴隨有冷舌隨冷渦向其下游方向移動。8日20時太原、石家莊和鄭州三站均出現(xiàn)了-3 ℃的24 h變溫，在渦的東北側(cè)從北京伸向邢臺有一氣溫低于-5 ℃的冷溫槽，9日08時冷槽已伸至渦的中心部位(圖2c)。對流層中上層較強的負變溫加大了垂直方向上的熱力不穩(wěn)定，再加上 “中低層高濕、上層相對干”，具備了顯著位勢不穩(wěn)定條件。這次強對流天氣的發(fā)生機制歸屬于準正壓類，與許愛華等[27]所論述的準正壓類強對流天氣發(fā)生的環(huán)境條件相近似。

5 臨近監(jiān)測分析

紅外云圖上，8日22:30,豫北沿太行山東麓輝縣附近開始有對流云團發(fā)展，稱之為輝縣暴雨云團。在輝縣暴雨云團上游山西境內(nèi)，冷渦主體云系南側(cè)也有兩個新激發(fā)的對流云團(MβCS)形成，并有合并態(tài)勢，稱為冷渦暴雨云團(圖6a)。9日01:30,輝縣暴雨云團和冷渦暴雨云團均得到強烈發(fā)展，且后者正向前者移近(圖6b)；02:30,兩個暴雨云團已相接合并發(fā)展(圖6c)，輝縣和新鄉(xiāng)附近的強降水開始。合并后的暴雨云團逐漸擴展成近似圓形的中尺度對流復(fù)合體，尺度介于α與β之間。暴雨落區(qū)正處于此MCC云系覆蓋和經(jīng)過的區(qū)域。圖6(d) 為05:30的紅外云圖，該時次輝縣和新鄉(xiāng)已在暴雨云團后側(cè)云頂亮溫梯度最大處。蘇愛芳等[28]指出,這種云形結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致河南出現(xiàn)對流性暴雨的常見類型。

利用鄭州站雷達對引發(fā)此次特大暴雨的對流云系的生成和發(fā)展演變進行了追蹤分析，監(jiān)測顯示，9日00時(圖6e)輝縣附近已有強降水云團生成，而在其東北、西南和西北三個方向上也均有對流云系發(fā)展。西北側(cè)是山西高原上空冷渦云系南端新激發(fā)的對流回波，東北側(cè)是在安陽北部生成經(jīng)鶴壁旺盛發(fā)展南下的對流云團，西南方是焦作附近新發(fā)展起來的層積混合云團。01 時(圖 6f)，上述對流云團已在輝縣附近相接，回波還呈現(xiàn)出東南-西北向的紋理結(jié)構(gòu)(與低層風向一致)，并不斷向山麓推進，呈現(xiàn)出與主要天氣影響系統(tǒng)移動方向相反的發(fā)展態(tài)勢，也就是后向傳播。04:21,對流正處于旺盛發(fā)展時段(圖 6g)：從焦作北上的回波已完全并入到輝縣和新鄉(xiāng)附近的強回波中，北方南下的強回波帶在并入新鄉(xiāng)附近強回波后,其北界也在逐漸南縮。強回波中心在輝縣和新鄉(xiāng)間擺動，其反射率因子普遍為40～55 dBZ(多個時次)，最大接近60 dBZ。圖6(h)是沿圖3(g)中白色直線位置處做的反射率因子垂直剖面，從圖中可見，在暖云層(700-5300 m)區(qū)間密布著大量大于35 dBZ的回波，大于40 dBZ的回波主要集中在0 ℃層(5.2 km)以下, 回波質(zhì)心低于3 km,表現(xiàn)為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)的暖區(qū)暴雨特征。這表明反射率因子主要由液態(tài)雨滴產(chǎn)生，而僅由液態(tài)雨滴形成的回波強度就高達55 dBZ，表明降水強度非常高。

圖7(a)-(d)為圍繞著新鄉(xiāng)和輝縣附近最強回波所做的垂直剖面圖。其中，圖7(a)為發(fā)展鼎盛期(03:00)的剖面，該時刻前后地閃頻次也最高[11]。圖7(b)(c)(d)分別對應(yīng)圖1(b)中小時雨強接近或超過100 mm的強降水時段(04-05、05-06、07-08時)沿最強回波所做剖面。從圖中可見，03:00回波頂有明顯的隆起，高度達到12 km，而后雖然降水在持續(xù)增強，但回波頂逐漸變得平整且高度不斷降低，08時最高回波頂已在10 km以下。回波高度的下降與前文中上升運動高度的降低一致。

6 結(jié)論與討論

(1)華北冷渦是本次特大暴雨過程的主要天氣影響系統(tǒng)。雖然天氣系統(tǒng)整體偏弱且各層均無急流，但地面極高的溫濕環(huán)境場和適宜的高低空環(huán)流配置，有利于對流性暴雨發(fā)生發(fā)展。

(2)超強臺風登陸促成一條完整的暖濕氣流輸帶伸向豫北，并在太行山東麓迎風坡喇叭口處匯聚，形成了超強的水汽輻合傾斜上升運動。強輻合上升運動維持長達6 h以上，導(dǎo)致了暴雨中心極端強降水的產(chǎn)生。

(3)華北冷渦所攜帶的干冷空氣疊加到豫北上空后，中低緯度系統(tǒng)開始交匯。低空暖濕、高空相對干冷，具備了超強的位勢和動力不穩(wěn)定的能量，并在地面輻合線附近得到激發(fā)和釋放。對流系統(tǒng)的暴發(fā)機制歸屬于南方暖區(qū)暴雨的準正壓類。

(4)衛(wèi)星和雷達圖像更直觀地展現(xiàn)了特大暴雨形成的機理。“7·9”暴雨云系為尺度介于α與β間的近圓形中尺度對流復(fù)合體(MCC)，由上下游多個較小尺度的強對流云團(MβCS)合并發(fā)展而成；其回波發(fā)展由來自東北、西南、西北三個方向的對流性回波匯聚和發(fā)展而來，并呈現(xiàn)出后向傳播特性，表現(xiàn)出低質(zhì)心結(jié)構(gòu)的暖區(qū)暴雨特征。

本文僅分析了高空冷渦系統(tǒng)所處的特殊大氣環(huán)境條件、臺風外圍低空水汽輸送和地形影響等有利于豫北“7.9”極端降水事件發(fā)生發(fā)展的多種因素及其綜合作用，揭示了特大暴雨的形成機制。持續(xù)性強降水引發(fā)的高空潛熱釋放及其對降水維持的正反饋作用仍需進一步研究。