2020, Vol. 46 
全球变暖已经是既定的事实，在此背景下极端降水事件的频繁发生受到广泛关注。王苗等(2012)指出对于极端降水事件，国内外学者展开了一系列研究，主要包括极端降水表征值的确定、极端降水分布和演变趋势、极端降水成因分析及模式预报和评估等方面。翟盘茂等(2016)从气候角度总结了江淮流域持续性极端降水机理及预报方法研究进展。
2012年北京“7·21”极端暴雨事件发生后，诸多专家学者从天气预报的角度进行分析和研究。谌芸等(2012)指出这次特大暴雨是由暖区降水和锋面降水组成，它发生在高层辐散、中低层低涡切变和地面辐合线等高低空系统耦合的背景下。孙军等(2012)在分析这次极端降水成因后特别指出天气形势识别是预报极端强降水的首要一步，此外特征物理量的异常诊断可以对降水过程的异常性给出很好的指示作用。俞小鼎(2012)指出这次过程由一个与河套低涡相联系的高降水效率的MCS东移并在太行山附近停滞所导致，同时位于南海的台风远距离影响也起到关键作用。廖晓农等(2013)分析指出这次过程中异常强烈的水汽通量辐合是产生长时间强降水的重要原因。杜钧等(2014)利用集合异常预报法对本次过程成功进行了预报，为预报员进行极端天气预报提供了很好的思路和方法。近年来又相继发生了“7·20”华北特大暴雨和“5·7”广州局地特大暴雨极端事件。符娇兰等(2017)、赵思雄等(2018)、栗晗等(2018)对“7·20”华北特大暴雨做了成因及极端性分析，研究指出高空西来槽停滞加深(并切断)与低层江淮暖性倒槽叠加导致黄淮气旋加强，西南和东南低空急流的异常发展、异常强的垂直速度、水汽异常充沛、地形增幅是此次极端降水的重要原因。雷蕾等(2017)指出强降水与低涡发展的正反馈过程是此次特大暴雨得以长时间维持的重要机制之一，这一过程形成的持续性潜热释放也是对流层中上层低涡系统热力结构发生改变的重要原因。陈涛等(2017)、王毅等(2018)分别从对流尺度集合预报和全球尺度集合预报两个角度探讨了这次过程的可预报性及不确定性。徐珺等(2018)、田付友等(2018)、伍志方等(2018)、傅佩玲等(2018)分别从中尺度云团触发和维持机制、可预报性及微物理特征等方面对“5·7”广州局地特大暴雨进行了分析。此外杜小玲等(2016)分析指出水汽输送和水汽辐合异常偏强以及降水持续时间长是2014年7月13—17日贵阳极端强降水发生的重要原因。曾勇和杨莲梅(2018)分析2016年7月31日至8月1日新疆西部极端特大暴雨成因，指出水汽充沛、中低层暖平流、风切变和迎风坡地形增幅是关键因素。
针对暴雨天气形势分型，许多专家学者进行了相关研究，陶诗言等(1980)将中国大暴雨的形势分为三类，即稳定的经向型、稳定的纬向型和过渡型，其中经向型和纬向型是特大暴雨或持续性暴雨的两种主要流型。孙建华等(2005)把华北夏季特大暴雨过程的天气形势分为5种类型，分别为台风与低槽(低涡)远距离相互作用型、低涡(登陆台风)与西风槽相互作用型、登陆台风北上受高压阻挡停滞型、低涡暴雨型和暖切变暴雨型。冯志刚等(2013)对1961—2009年淮河流域26个集中强降水大气环流形势进行分型，归纳出梅雨型、江淮气旋型、江淮切变线型、深槽型和台风北上型。刘国忠等(2013)对2000—2009年5—8月广西持续性暴雨天气系统进行分型，即高空槽配合切变线或锋面型、副热带高压(以下简称副高)边缘配合深槽型、台风减弱低压型、中低空切变配合型。朱佳蓉和漆梁波(2013)对上海2001—2012年133个暴雨天气个例进行分类，即静止锋、副高边缘强对流、台风本体或外围螺旋雨带、台风倒槽、暖式切变线、低槽冷锋和江淮气旋，共7类。张一平等(2014)将淮河上游短时强降水的天气形势分为副高边缘型、低槽型和台风倒槽型。侯淑梅等(2014)将山东省极端强降水天气形势分为高空槽类、副高外围类、切变线类、气旋类、热带气旋类。钱维宏等(2016)将1998年中国东部地区41次区域暴雨异常环流型划分为7类，即华南切变线、华南涡旋、华南倒槽、长江切变线与槽、沿江涡旋、华北涡旋和东北涡旋。肖递祥等(2017)对1981—2015年四川盆地23次极端暴雨天气进行分型，主要为东高西低和两高切变两类。张家国等(2018)对2008—2015年5—9月湖北省60例极端降水过程进行分析，归纳出5种主要天气类型，即锋面气旋、西南涡切变、西南涡-东北气旋、暖倒槽和登陆台风。
华中区域包括河南、湖北、湖南三省，南北跨度大，天气系统复杂，极端降水时有发生，而从前文可知，该区域中关于极端降水的系统性分析研究工作却并不多见，为了提高对本区域中极端降水的认识和预报能力，本文选取了1960—2012年间共139例极端降水个例，对其降水特征、天气形势、物理量异常度等进行分类和统计分析，以期为今后华中区域极端降水预报提供有益参考。
1 个例、资料和方法 1.1 个例简介本文利用1960—2012年5—9月华中区域292个国家站的逐日雨量资料进行排位，当日降水量超过99%阈值时统计为一个异常强降水日，并规定华中区域内≥3个站异常时统计为一次极端强降水事件。按照此标准，共有139例极端强降水事件。为了方便预报员确认天气类型，本文统一按照500 hPa天气形势进行分型，并依据陶诗言等(1980)的分型思路结合华中区域极端降水的天气形势特征，共总结出4类天气形势，分别为纬向型、经向型、台风西风带冷槽结合型和短波槽前低涡暖切型，在下文分析中分别用类型一、二、三、四表示。个例类型统计信息如表 1所示。
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表 1 天气类型统计表 Table 1 Statistical table of weather types |
为了考察极端强降水事件中各物理量的极端性，本文利用NCEP 2.5°×2.5°再分析资料计算了位势高度、风、温度、海平面气压、大气可降水量、水汽通量、水汽通量散度、露点、比湿、涡度、散度、垂直速度、假相当位温、K指数、涡度平流、温度平流、比湿平流等物理量，并根据Grumm and Hart(2001)提出的标准化距平法对上述物理量进行异常度分析，具体计算方法如下：
| $ \begin{array}{l} N=(X-\mu) / \sigma \\ \sigma=\sqrt{\frac{\sum\limits_{i=1}^{n}\left(X_{i}-\mu\right)^{2}}{n-1}} \end{array} $ |
式中：X为要素值，μ为要素平均值，σ为标准差，n为样本数。在本文中，μ取用1980—2009年21 d滑动平均值，σ为21 d滑动标准差。N为某一时刻要素值和历史同期平均值的偏离程度，即异常度，Grumm and Hart(2001)的研究表明，可用N值大小判定降水事件的可能严重程度，N的绝对值越大，表明要素与历史同期平均值的偏离程度越高。
2 四类天气形势下极端降水特征表 2给出四类天气形势极端降水个例暴雨站数、极端降水站数、极端降水量的统计特征。四类型极端降水在降水特征上有所差别。类型一对应雨带主要在河南中南部、湖北东部及南部及湖南中北部，雨带多呈东北—西南走向，强中心主要位于豫东南、鄂东北、鄂西南和湘西北；暴雨站数、极端降水站数和极端降水量平均值均在四类中为中等。类型二对应雨带主要在河南大部、湖北中东部和湖南中东部，雨带多呈东北—西南或南北向短带状分布，有时也呈西北—东南向带状分布；此类中暴雨站数、极端降水站数和极端降水量平均值与类型一相似，在四类中为中等。类型三对应雨带主要在河南大部、湖北中东部和湖南东部，主要呈东北—西南或南北片状分布，极端降水多位于迎风坡一侧；此类中暴雨站数、极端降水站数、极端降水量平均值均为四类中最大。类型四对应雨带主要在湖南中部和湖北南部，雨带多呈东西带状，且多发生在5—6月；此类中暴雨站数、极端降水站数、极端降水量平均值均为四类中最小。
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表 2 四类天气型暴雨站数、极端降水站数、极端降水量统计 Table 2 Statistics of four types of synoptic heavy rain stations, extreme precipitation stations and extreme rainfall |
对139例极端降水的天气形势统计分析发现，四类天气形势有其共性特征，如中低层都有明显的低涡、切变线、低空急流等，高层为辐散场，此外，另一个重要的共同特征是环流形势非常稳定，非常有利于降水系统长时间维持，形成强的累积雨量。尤其是前三个类型，这从降水特征中极端雨量最大值和平均值的大小可以看出。但各型之间也存在一些差异，主要表现在环流形势和影响系统不同，这些差异也正和雨型分布特征、极端降水落区、量级密切相关，以下将做详细分析。
3.1 纬向型从该型个例各层平均场(图 1)可看出，500 hPa上，东北冷涡(槽)底后部偏北气流与副高外围偏南气流形成准东西向气流汇合形势，川东有弱的短波槽活动(平均场上不明显)；700 hPa自河南中部至湖北西部有冷式切变线，切变线南侧有低空急流，最大风速为14 m·s-1，南风所覆盖区域为正的标准化距平(图略)；850和925 hPa上，川东有低涡发展，自湖北中西部至河南东南部一带有暖式切变线，850 hPa切变线南侧南风最大风速达到14 m·s-1，925 hPa南风的标准化距平达1.4，表明与常年同期相比，此类极端降水发生时700 hPa以下尤其是边界层附近南风发展旺盛。地面上，川东至湖南北部、湖北、河南一带受低压倒槽控制，河南西北侧多冷空气扩散南下，冷空气入暖倒槽，多形成静止锋，冷暖空气在华中区域强烈交汇，为极端降水提供了有利的大尺度天气背景，梅雨暴雨即属于此型。极端降水落区位于850 hPa切变线南侧，西南急流左侧南风风速辐合区中，地面准静止锋北侧。
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图 1 纬向型各层平均场及标准化距平(阴影)(a)500 hPa位势高度平均场(等值线，单位：dagpm)，(b)850 hPa风矢量平均场(单位：m·s-1)和经向风标准化距平，(c)同图 1b，但为925 hPa，(d)海平面气压平均场(等值线，单位：hPa) Fig. 1 The average field and normalized anomaly (shaded area) of each layer in zonal type (a) 500 hPa geopotential height average field (isoline, unit: dagpm) (b) 850 hPa wind vector average field (unit: m · s-1) and meridional wind normalized anomaly, (c) same as Fig. 1b, but for 925 hPa, (d) sea level pressure average field (isoline, unit: hPa) |
此类极端降水产生的原因一方面由于副高、东北冷涡的位置相对稳定，有利于形成系统性雨带，并维持较长时间。冷涡东移受阻，高空引导气流发生改变，从偏北气流转为西西南气流，雨带走向与移动方向近乎一致，利于产生“列车效应”。另一方面，副高外围西南急流很强，暖平流强盛，水汽、热力条件很好，为产生持续强降水提供有利条件。
3.2 经向型该型个例各层平均场如图 2所示，此型中500 hPa上最大的特点是，在低槽或低涡前有明显的高压坝，或是盛夏期，西太平洋副高北抬，与大陆高压之间形成低压槽或闭合低涡，亦或是低压周围被几个高压包围。以上形势均有利于形成南北向的低压带。高压脊上暖平流明显，使得高压脊增强从而使得其上游的低槽移速缓慢。与之相对应，在中低层(700 hPa以下)有低涡生成，且低涡东侧最大平均风速达10 m·s-1，并且南风的标准化距平最大达1.6，这表明与常年同期相比, 此类极端降水发生时700 hPa以下南风均明显偏强。
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图 2 经向型各层平均场及标准化距平(阴影)(a)500 hPa位势高度平均场(等值线，单位：dagpm)，(b)700 hPa风矢量平均场(单位：m·s-1)和经向风标准化距平，(c)同图 2b，但为850 hPa，(d)海平面气压平均场(等值线，单位：hPa) Fig. 2 The average field and normalized anomaly (shaded area) of each layer in meridional type (a) 500 hPa geopotential height average field (isoline, unit: dagpm), (b) 700 hPa wind vector average field (unit: m · s-1) and meridional wind normalized anomaly, (c) same as Fig. 2b, but for 850 hPa, (d) sea level pressure average field (isoline, unit: hPa) |
此外，低空偏东急流有时亦较为明显。地面上，华中区域大部处在低压倒槽中，而在华北地区有一高压。暴雨区位于低涡东南象限，高压后部南风急流左侧，地面倒槽与高压底部结合处。此类极端降水产生的原因一是槽前高压脊在暖平流作用下增强，由于槽前高压的阻挡作用或是“两高一低”的稳定形势，使得低槽移动缓慢，利于形成较长时间降水。二是由于高低压之间的稳定配置，中低层气压梯度维持或略有增强，南风和东风风速维持或略增强，为水汽的输送和不稳定的形成提供了极为有利的条件，易产生较大强度的雨强。
3.3 台风西风带冷槽结合型从该型个例各层平均场(图 3)可看出，500 hPa上，台风沿着西北或偏西路径登陆，并位于西太平洋副高和大陆高压之间，与此同时中高纬有冷槽(冷涡)东移，西风带冷槽和台风倒槽结合，形成“两高两低”的稳定形势。850和925 hPa上，自北向南伸展的冷舌深入登陆台风环流，台风低压环流东侧的东南风和东北风均非常强，最大风速达12 m·s-1，两支气流在此处强烈交汇，辐合抬升作用强。在中低层，尤其在925 hPa上，风速的标准化距平达1.8，较常年同期显著偏强，为台风系统提供充沛的水汽输送条件，同时东风气流在西进过程中受地形强迫抬升作用，在迎风坡更易产生极端降水。地面上，华中区域受台风低压控制，地面气压标准化距平达-1.4，在台风低压北侧为一冷高压，冷空气扩散南下进入台风低压倒槽，为倒槽内产生极端降水提供有利的不稳定和抬升条件。极端降水位于台风倒槽东侧，低压倒槽与北方冷高压结合处，并且常位于迎风坡或是喇叭口地形中。
该类极端降水产生的原因一是500 hPa上“两低两高”的配置是一种极为稳定的大气流场形势，为产生持续性降水提供了有利的环流背景。二是登陆台风东侧与副高之间形成的东南风急流从海上携带暖湿气流北上，提供了极强和稳定的水汽输送，另一支偏东路水汽输送通道在低层也较为清晰。三是此型极端降水多发生在迎风坡或受地形辐合作用，地形的增幅作用进一步增加了极端降水的可能。
3.4 短波槽前低涡暖切型从该类极端降水个例各层平均场(图 4)可看出，500 hPa上，川东一带有短波槽东移，槽前有暖舌相配合，西太平洋副热带高压脊线偏南。700 hPa上，川东有低涡发展，低涡东侧西南风与偏东风之间形成一条准东西向的切变线。与700 hPa类似，850、925 hPa上也为一条准东西向暖式切变线，其南侧的偏南风达14 m·s-1, 北侧的偏东气流可达8 m·s-1。其中，南风风速较常年同期显著偏强，925 hPa南风标准化距平最大达1.6。地面上，川东至贵州一带有暖低压，倒槽向东伸展至湖南北部至湖北东部，华北地区为一冷高压，冷高压底部不断有冷空气扩散南下，入暖倒槽，形成静止锋。极端降水位于850 hPa切变线南侧，低空急流北侧风速辐合区中，地面静止锋北侧。
该类极端降水产生的原因一方面是发生在低涡暖式切变线附近，其雨带多为准东西向或东东北—西西南向，雨带与500 hPa西西南风引导气流较一致，易产生“列车效应”。二是低空西南急流与偏东急流之间形成较强而持续的辐合带，东风急流同时也起到对南风急流的阻挡作用，锋生作用加强并稳定维持。三是此类极端降水主要发生在5—6月，大气积累的不稳定能量强，对流旺盛，雨强大。
4 四类极端降水物理量异常度特征 4.1 四类极端降水物理量异常度对比分析对139例极端降水个例中极端降水站点所对应的物理量异常度(N)进行分析，按|N|≥2的标准统计(其中垂直速度、中低层散度、中低层水汽通量散度等物理量取N≤-2，其他物理量取N≥2)，得出在总个例及四类型天气个例中各物理量达到异常标准的比例，如表 3所示，可以看到物理量异常比例超过50%的一共有11个，其中925 hPa水汽通量散度在总个例中的异常比例是最高的，达74.1%；850~500 hPa垂直速度异常比例次之，超过或接近70%；925 hPa散度、850和925 hPa涡度、850 hPa水汽通量散度异常比例高于60%；大气可降水量及200 hPa散度异常比例接近60%。这说明大多数极端强降水与其低层水汽辐合、中低层垂直速度、低层风场辐合及气旋性涡度，高层风场辐散和大气可降水量的异常密切相关，是极端降水物理量异常度的共性特征。从分天气类型的异常比例统计结果(表 3)看，四类天气型略有差别。类型一中，物理量异常比例超过50%的有14个，主要为850~500 hPa垂直上升速度、925~700 hPa水汽辐合，925~700 hPa风场辐合，200 hPa风场辐散，925~700 hPa正涡度，大气可降水量和500 hPa比湿。类型二中物理量异常比例超过50%的也有14个，大部分物理量与类型一相同，不同点主要是925~850 hPa暖平流在此型中异常比例较高，达到57.1%和52.4%。类型三中物理量异常比例超过50%的数量最多，达18个，主要差别体现在较其他类型925~500 hPa各层比湿以及500 hPa正涡度平流异常度明显偏高。类型四中物理量异常比例超过50%的数量最少，为11个，和其他类型的主要差别在于大气可降水量的异常比例很低(仅21.4%)，且其水汽辐合和风场辐合以及正涡度相比其他各类而言，要明显集中于低层到边界层。
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表 3 四类天气型物理量异常度统计(单位：%) Table 3 Statistical characteristics of abnormal degree of four weather types physical quantities (unit: %) |
下面结合各型典型个例，简要说明物理量异常度与极端降水间的配置关系。类型一中典型个例为1998年7月21日20时至22日20时(北京时，下同)，极端降水站数为8个站，极端降水量最大达360 mm。其物理量异常特征如图 5所示，可以看出，该个例中极端降水主要集中在鄂东南，与500 hPa以下垂直速度异常有很好的对应关系，其中在500 hPa异常度最强，N达-2.3。850 hPa以下水汽通量散度也呈现出明显的异常，其中在850 hPa上，水汽通量散度的异常度N达-3.46。散度场也有着明显的异常，850 hPa散度异常度N为-2.42。大气可降水量的异常度达1.99，接近2。
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图 5 1998年7月22日08时物理量(等值线)及异常度(阴影)(a)500 hPa垂直速度(单位：10-2 Pa·s-1), (b)850 hPa水汽通量散度(单位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1), (c)850 hPa散度(单位：10-5 s-1), (d)大气可降水量(单位：mm) (黑点为极端降水站点，下同) Fig. 5 Physical quantity (isoline) and anomaly (shaded area) at 08:00 BT 22 July 1998 (a) 500 hPa vertical velocity (unit: 10-2 Pa·s-1), (b) 850 hPa water vapor flux divergence (unit: 10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1), (c) 850 hPa divergence (unit: 10-5 s-1), (d) atmospheric precipitable water (unit: mm) (Black spot is the extreme rainstorm station, the same below) |
类型二中的典型个例是2000年7月5日08时至6日08时，极端降水站数为4个站，极端降水量最大为492.2 mm。其物理量异常特征如图 6所示，可以看出，该个例中极端降水主要集中在豫北，与850 hPa以下散度异常有很好的对应关系，其中925 hPa异常度最强，N达-2.4。700 hPa以下温度平流也呈现出明显的异常，其中在700 hPa温度平流的异常度N达2.1。500 hPa以下垂直速度也有着明显的异常，其中850 hPa垂直速度异常度N为-2.92。大气可降水量的异常度达1.96，接近2。
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图 6 2000年7月5日14时物理量(等值线)及异常度(阴影)(a)925 hPa散度(单位：10-5 s-1)，(b)700 hPa温度平流(单位：10-5℃·s-1)，(c)850 hPa垂直速度(单位：10-2 Pa·s-1)，(d)大气可降水量(单位：mm) Fig. 6 Physical quantity (isoline) and anomaly (shaded area) at 14:00 BT 5 July 2000 (a) 925 hPa divergence (unit: 10-5 s-1), (b) 700 hPa temperature advection (unit: 10-5℃·s-1), (c) 850 hPa vertical velocity (unit: 10-2 Pa·s-1), (d) atmospheric precipitable water (unit: mm) |
类型三中的典型个例是1994年7月11日20时至12日20时，极端降水站数为10个，极端降水量最大达293.5 mm。其物理量异常特征如图 7所示，可以看出，该个例中极端降水主要集中在豫北，虽处在500 hPa以下水汽通量散度异常中心偏北处，但其异常度非常强，925 hPa水汽通量散度异常度最强，N达-2.7。200 hPa散度异常度大值中心与极端降水对应非常好，N达2.5。500 hPa以下涡度平流也有着明显的异常，其中500 hPa涡度平流异常度N为2.8。大气可降水量的异常度达1.5。在本个例中，结合200 hPa散度异常和500 hPa正涡度平流异常能很好地做出极端降水落区，是预报中值得关注的。
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图 7 1994年7月12日08时物理量(等值线)及异常度(阴影)(a)925 hPa水汽通量散度(单位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1)，(b)200 hPa散度(单位：10-5 s-1)，(c)500 hPa涡度平流(单位：10-9 s-2)，(d)大气可降水量(单位：mm) Fig. 7 Physical quantity (isoline) and anomaly (shaded area) at 08:00 BT 12 July 1994 (a) 925 hPa water vapor flux divergence (unit: 10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1), (b) 200 hPa divergence (unit: 10-5 s-1), (c) 500 hPa vorticity advection (unit: 10-9 s-2), (d) atmospheric precipitable water (unit: mm) |
类型四中的典型个例是1984年5月30日20时至31日20时，极端降水站数为5个，极端降水量最大达217.4 mm。其物理量异常特征如图 8所示，可以看出，该个例中极端降水主要集中在湘中南，与位于500 hPa以下垂直速度异常中心附近，其中700 hPa异常度最强，N达-2.8。850 hPa以下水汽通量散度也呈现出明显的异常，其中925 hPa水汽通量散度的异常度N达-2.9。850 hPa以下涡度异常中心与本次过程中极端降水落区对应得非常好，925 hPa涡度异常值N为2.7。中低层和高层散度均表现异常特征，其中200 hPa散度异常度达2.6。
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图 8 1984年5月31日08时物理量(等值线)及异常度(阴影)(a)700 hPa垂直速度(单位：10-2 Pa·s-1), (b)925 hPa水汽通量散度(单位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1), (c)925 hPa涡度(单位：10-5 s-1), (d)200 hPa散度(单位：10-5 s-1) Fig. 8 Physical quantity (isoline) and anomaly (shaded area) at 08:00 BT 31 May 1984 (a) 700 hPa vertical velocity (unit: 10-2 Pa·s-1), (b) 925 hPa water vapor flux divergence (unit: 10-7g·hPa-1·cm-2·s-1), (c) 925 hPa vorticity (unit: 10-5 s-1), (d) 200 hPa divergence (unit: 10-5 s-1) |
本文通过1960—2012年间共139例极端降水个例，对其降水特征、天气形势、物理量异常度等方面进行了统计分析及分类对比研究，主要结论如下：
(1) 华中区域极端降水主要发生在四种不同的天气形势下，即纬向型、经向型、台风西风带冷槽结合型和短波槽前低涡暖切型，其个例占比分别为42.4%，30.2%，17.3%，10.1%。
(2) 对四类降水特征分析表明，台风西风带冷槽结合型在暴雨站数、极端降水站数、极端降水量平均值均居四类最大，纬向型和经向型次之，短波槽前低涡暖切型最小。台风西风带冷槽结合型、经向型中极端最大降水量明显更高于其他两类，分别达到755和492 mm。
(3) 中低层低涡、切变线、低空急流、高空辐散及稳定的环流形势是四类极端降水天气形势共同特征。但在500 hPa上具有不同的环流特征：纬向型以准东西向的南北气流汇合形势为特征；经向型以槽前高压坝或“两高”阻挡形势下南北向低压带稳定维持为特征；台风西风带冷槽结合型为稳定的“两高两低”环流形势；短波槽前低涡暖切型以中低层暖式切变线辐合为特征。
(4) 四类极端降水的物理量异常度特征分析表明，大多数极端强降水与其低层水汽辐合、中低层上升速度、低层风场辐合及气旋性涡度，高层风场辐散和大气可降水量的异常密切相关，上述物理量异常比例超过50%，这是极端降水的共性特征。此外，各类型亦有差别，纬向型500 hPa比湿异常比例较高，经向型中低层暖平流异常比例较高，台风西风带冷槽结合型在500 hPa正涡度平流和中低层比湿上异常比例较高，短波槽前低涡暖切型异常物理量更集中于边界层，且此类中大气可降水量异常比例不高。
由于在本文分析中所用到的气候平均场为2.5°×2.5°分辨率资料，而极端强降水往往是发生在有利的大尺度天气背景之下，多尺度天气系统综合作用的结果，其落区具有局地性特征，因此，本文的研究仅仅只能对极端降水发生的背景及大致落区提供一定参考，更为精细的结果有待于今后对上述各类天气形势下的中小尺度系统发生发展进行更为深入的分析和总结。
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