1 天气概况 1.1 降水

2021年7月，全国平均降水量为124.4 mm，较常年同期(120.6 mm)偏多3.2%(国家气候中心，2021)。如图 1所示，200 mm以上降水量主要分布在京津冀、山西东南部、山东、河南、江苏、安徽、浙江中北部、上海、黑龙江西部、四川东部、重庆中北部、湖北北部和西部、贵州西南部、云南西北部等地，河南北部降水量超过400 mm。7月，全国共有36个国家气象观测站的日降雨量超出历史极值，分别位于北京、河南、广西、贵州、黑龙江、江苏、内蒙古、青海、山东、新疆等地。其中，郑州站最大日降水量达624.1 mm(20日08时至21日08时)，为该站历史最大日降水量(174.8 mm，2008年7月13日08时至14日08时)的3.57倍。

与常年同期相比(图 2)，内蒙古东部、黑龙江西部、吉林西部、京津冀、山西东南部、山东中西部、安徽、江苏、浙江中北部、上海、湖北西部、青海西部、新疆西部等地降水偏多，其中，河南北部与新疆西部等地降水量偏多两倍以上。新疆中东部地区、西北地区东部、东北地区东部以及江南中南部、华南大部地区降水量偏少2成至1倍(图 2)。北京、河南、上海、江苏的月平均降水量为1961年以来第一高，天津、河北为第二高(国家气候中心，2021)。

1.2 气温

2021年7月，全国平均气温为23.1℃，较常年同期(21.8℃)偏高1.3℃，为1961年以来历史同期第二高(国家气候中心，2021)。与常年同期相比(图 3)，全国大部分地区气温偏高，其中，新疆北部和东部、甘肃大部、宁夏、内蒙古西部及黑龙江中东部、吉林中东部等地部分地区偏高2~4℃。宁夏、吉林、黑龙江月平均气温为1961年以来第一高，新疆为第二高。江南、华南、新疆以及内蒙古西部等地出现了15 d以上的高温日数，较常年同期偏多5 d以上。

2 环流特征和演变 2.1 环流特征

500 hPa平均位势高度场及距平场(图 4)显示，北半球极涡呈双极型分布(图 4a)，极涡中心分别位于喀拉海附近和伊丽莎白女王群岛附近，中心强度约为544 dagpm。总体而言，北半球中高纬度大气环流呈现“四槽三脊”的多波型分布，长波槽分别位于西西伯利亚平原、阿留申群岛附近、北美东部，以及欧洲西海岸。欧亚地区中高纬度呈现“两脊一槽”的环流形势，其中两个高压脊分别位于乌拉尔山西侧和东北亚地区，低槽位于西西伯利亚地区。与常年同期相比(图 4b)，极区500 hPa位势高度表现为2~10 dagpm的负距平，北半球极涡强度偏强，中高纬度大部分绕极地区500 hPa位势高度表现为正距平，其中亚洲北部500 hPa位势高度偏高2~10 dagpm，不利于冷空气东移南下，因此7月我国北方大部地区气温偏高，尤其是西北地区。低纬地区，西太平洋副热带高压(以下简称副高)西段平均脊线位于27°N附近，西伸脊点位于135°E附近，与常年同期相比，位置偏北偏东(罗琪和张芳华，2020；解晋和周宁芳，2019；张夕迪和孙军，2018)。

2.2 环流演变与我国天气

7月上旬(图 5a)，欧亚大陆上空中高纬度大气环流呈现“两脊两槽”型的环流形势，两个高压脊分别位于乌拉尔山和东北亚上空，两个低槽位于地中海上空与贝加尔湖-华北一带。低纬地区，副高脊线较前期明显北抬，位置偏西，西侧脊点位于我国西南地区105°E附近，受副高控制，江南、华南出现高温天气。副高外围偏南气流带来的暖湿空气与华北上空槽后冷空气在我国西南地区交汇，导致该地区发生强降水过程。另外，由于受到高压脊的控制，新疆北部地区出现高温天气。

7月中旬(图 5b)，欧亚大陆上空中高纬度大气环流转为“两脊一槽”的环流形势，两个高压脊分别位于东欧平原西部和鄂霍次克海上空，低槽位于巴尔喀什湖附近。副高西侧脊点东退至113°E附近，控制范围向北大幅扩展，高温范围也向北扩展，在旬中期达到范围最大，我国中东部大部地区都出现了高温天气。与此同时，位于中亚至北非一带的大陆高压也向东大幅伸展至青藏高原上空，深入我国内陆地区，与西北太平洋上空的副高形成对峙。东西两个高压之间为宽广的低压区。两个高压的稳定维持为处于低压区的华北、华中、西南、西北等地的低涡以及低空切变系统的维持提供了有利条件。7月中旬，我国共出现三次大范围的暴雨过程，影响范围主要在华北、华中和西南地区等地。

7月下旬(图 5c)，巴尔喀什湖上空的低槽减弱，贝加尔湖东部出现一个闭合的低涡中心，该中心对应的低槽向南延伸至内蒙古中部。副高退居海上，位于中亚地区的大陆高压也明显西退至70°E以西地区。我国中东部处于宽广的低压槽区，台风烟花和查帕卡相继登陆。受两个台风影响，浙江、上海、江苏、安徽、山东等东部沿海省(直辖市)以及华南地区出现强降水过程。

3 主要降水和强对流过程 3.1 概况

2021年7月，我国主要的强降水过程共有7次(表 1)。7月上半月副高北抬后呈现出阶段性的维持，降水主要受副高西北侧西南季风气流和北方冷涡活动的影响，呈现出长江流域及华北、东北多雨带分布的特征。下半月，伴随着副高的北抬，主雨带北移至华北、黄淮地区，西北太平洋和南海台风开始活跃。在副高、低涡、低空急流等多尺度系统的共同作用下，17-22日，河南等地出现持续性极端暴雨事件。22-30日，伴随着台风烟花的登陆和北上，我国东部沿海地区相继出现暴雨天气。上述两次强降水过程具有累计雨量大、降水极端性强、短时强降水时段集中、持续时间长的特征，下文将重点分析上述两个过程。

3.2 河南极端性强降水过程分析

7月17-22日，河南中北部、山西东南部、河北中部和西南部等地出现历史罕见的持续性极端暴雨。如图 6所示，本次过程河南中北部大部分地区累计降水量超过200 mm，郑州局地累计降水量为800~993.1 mm，鹤壁达800~1 122.6 mm，新乡达800~965.5 mm；最大累计降水量出现在鹤壁市淇滨区(1 122.6 mm)。郑州、新乡、鹤壁和安阳共20个国家级气象站日降水量突破建站以来历史极值。

本次降水过程可分为三个阶段，第一阶段(17-18日)，如图 7a和7b所示，副高西段脊线抬升至42°N左右，588 dagpm高度线覆盖了黑龙江、吉林及辽宁的大部分地区。位于青藏高原上空的大陆性高压位置偏东偏强，与副高形成东西对峙的环流形势，两个高压之间宽广的弱低压带上空存在一个中尺度低涡系统，850 hPa低涡中心位于安徽和河南两省交界处，有倒槽从低涡中心伸展到河南北部和河北南部，大气整层可降水量在50~60 kg·m^-2。在低涡倒槽、副高外围和低涡北侧东南暖湿气流的共同作用，再加上太行山地形的综合影响，使得强降水出现在河南北部及河北南部一带。从雷达回波上来看(图略)，对流云团由河南东北部向山西南部移动，结构相对松散。24 h降水强度以分散性暴雨为主，局地有大暴雨。

第二阶段(19-21日)，伴随着大陆高压的减弱和副高的西伸，原本位于河南东部上空的低涡缓慢西移，中心先进入湖北北部一带，而后进入河南西部，强度先减弱后加强，低涡北侧有倒槽切变维持。副高位置稳定在日本岛-我国东北地区，但我国东北上空的高压脊减弱，而从日本海伸向我国华东的副高脊加强。与此同时，强热带风暴烟花移入近海，向西北方向逼近我国东南沿岸。19日，低涡中心位于湖北北部。在低涡东侧、“烟花”西北侧外围气流以及副高外围西侧外围气流的共同影响下，黄淮上空受大范围偏东风与东南风控制(图 7c)。在太行山脉至河南西部伏牛山沿线地形的阻挡和抬升作用下，大量的暖湿空气在河南北部堆积。对流系统在河南东南部生成，在东南风的引导下，向西北方向缓慢移动并组织化。20日，河南西部的低涡位置比较稳定，但强度明显增加(图 7d)。强热带风暴烟花也已增强为台风级别，使其与副高之间的气压梯度增加，二者之间的东南风增强，形成低空急流。河南北部地区恰好位于东南低空急流的左前方。从郑州站20日08时的探空曲线来看(图略)，除700 hPa以下的东南低空急流外，900 hPa以下还存在一支偏东的超低空急流，瞬时风速可达14~16 m·s^-1。在良好的动力条件和水汽条件的配合下，大暴雨在河南北部持续。20日16-17时，郑州气象观测站记录最大小时降水量达201.9 mm，突破中国大陆小时雨量历史极值(198.5 mm，河南林庄，1975年8月5日)。21日(图 7e)，河南低涡缓慢向北移动并减弱，东南低空急流略有北抬，低涡倒槽也随之北抬。这使得整个暴雨带的影响范围逐渐向北发展，扩大至河北南部，整个降雨系统逐渐松散。

第三阶段(22日)，副高有所东退(图 7f)，低涡倒槽也逐渐减弱消失。强降水零星分布在河南以及山西境内，至此本轮持续性极端降水过程趋于结束。总体而言，本次降水过程受到副高、大陆高压、低涡、低空急流以及台风烟花等中低纬多尺度系统的共同作用，并叠加地形的影响，成为与河南“75·8”特大暴雨过程综合强度相当的特强降雨过程。

3.3 台风烟花暴雨过程分析

7月22-30日，副高减弱东退至日本海上空，青藏高原上空的大陆性高压偏强偏东。台风烟花位于两高之间，并向偏北方向移动，先后在浙江舟山(7月25日12：30)和平湖沿海(7月26日09：50)登陆，为1949年有气象记录以来首个在浙江省内两次登陆的台风。“烟花”移动速度缓慢，在我国陆上滞留时间为1949年以来最长。受“烟花”影响，浙江、上海、江苏、安徽、山东中西部、河北东部、天津、辽宁西南部及河南商丘和周口等多地出现暴雨，局地有大暴雨。其中，浙江北部和东部、上海、安徽东南部及江苏南部累计降水量达300~600 mm，浙江北部部分地区累计降水量达700~900 mm，最大累计降水量达(1 034.3 mm)出现在浙江余姚。

本次过程分为三个阶段，第一阶段(22-23日)，“烟花”中心位置在台湾以东的西北太平洋洋面(图 8)，强度为强台风级别，中心风速可达42 m·s^-1，整体结构比较对称。22日23：00，在副高外围引导气流的作用下(图 9a)，“烟花”的移动路径由西行转为西北方向移动，受其外围云系影响，浙江东北部沿海地区出现暴雨天气。

第二阶段(24-27日)，“烟花”强度减弱为台风级别，中心风速为40 m·s^-1。副高强度进一步减弱，西段有所北抬，“烟花”的北向分量加大继续向偏北方向移动(图 8，图 9b)。受其西侧螺旋雨带的影响，浙江北部和上海均出现暴雨、局地大暴雨的天气，浙江沿海出现9~12级大风，局地为13~15级。此时，“烟花”主体东侧位于海上的螺旋雨带上依然存在发展比较旺盛的对流云团。25日12：30，“烟花”登陆浙江舟山群岛。受南海热带低压查帕卡外围西南季风气流的影响，“烟花”的水汽比较充沛，登陆时强度维持在台风级别，随后缓慢减弱。从雷达回波上可以看到(图略)，“烟花”的本体降水主要位于其北侧和东侧，强降水云团主要位于海上。在弱引导气流的作用下，“烟花”缓慢向西北方向移动，强降水落区向北向西扩展至浙江北部、江苏大部以及安徽的北部和东南部。与此同时，中纬度低槽逐步加深，形成闭合的冷性涡旋，位于我国东北地区上空。高空冷涡东侧的偏南气流有利于引导“烟花”继续北上。

第三阶段(7月28-30日)，“烟花”已减弱为热带低压，在副高外围西南气流的引导下，继续北上，并于29日与高空槽结合。这一阶段，“烟花”仍然维持着较为清晰的环流结构，深对流出现在其北部和东部。29日，山东半岛、江苏、安徽北部出现暴雨至大暴雨的强降水天气。30日，“烟花”移入渤海，本轮台风暴雨过程趋于结束。

4 其他灾害性天气 4.1 热带气旋活动

今年7月，除“烟花”外，西北太平洋与南海洋面上还有两个台风生成，分别是位于我国南海的“查帕卡”，以及位于日本东京东南方向大约1 490 km处洋面的台风尼伯特，较常年同期(3.7个)偏少0.7个(国家气候中心，2021)。登陆我国的台风为2个(2106号“烟花”和2107号“查帕卡”)，与常年同期(2个)相当。

4.2 高温天气

7月，我国高温天气主要出现在华南、江南及新疆和内蒙古西部地区，上述大部地区高温日数普遍为10~25 d(国家气候中心，2021)。与常年同期相比，华南大部、江南南部、西北地区东北部及新疆大部等地高温日数偏多5~10 d，华南中北部偏多10 d以上。广西、宁夏高温日数均为1961年来同期最多，新疆、甘肃、广东分列历史同期第二至第四多。

致谢：感谢国家气象中心解晋为本文提供月降水量、降水距平百分率和温度距平资料，感谢国家气象中心气象服务室提供2021年强降雨过程纪要表。