引言

随着夏季风的向北推进，自7月下旬起，华北地区进入集中降水阶段。与我国南方地区的连阴雨不同，华北地区的集中降水经常表现为数次暴雨过程，总体呈现降水强度大、时段集中、局地性强等特点(《华北暴雨》编写组，1992；Luo et al，2016；罗亚丽等，2020)。这些特点极易在华北地区造成严重的洪涝灾害，典型暴雨过程如1963年8月海河流域暴雨、1975年8月河南特大暴雨(章淹，1990)、1996年8月华北特大暴雨(以下简称“96·8”过程；于玉斌和姚秀萍，1999；边清河等，2006)、2012年7月北京特大暴雨(赵洋洋等，2013；赵大军和姚秀萍，2017；俞小鼎，2012)、2016年7月华北极端强降水(以下简称“16·7”过程；符娇兰等，2017；陈碧莹和闵锦忠，2020)、2021年7月河南特大暴雨(姚秀萍和李若莹，2023；Yao et al，2024；汪小康等，2022)、2023年7月华北特大暴雨(以下简称“23·7”过程；符娇兰等，2023；姚秀萍等，2024)等，给当地造成了严重的人员伤亡和经济损失。作为我国首都所在地和北方最重要的经济区域，华北暴雨灾害往往受到国内外的广泛关注，其发生规律和演变机理等也是我国灾害天气研究的重点之一(孙继松，2025)。

基于以往华北暴雨过程，不少学者从多尺度天气系统相互作用、对流系统生消机制以及复杂地形作用、水汽输送与辐合等角度开展了大量研究，取得了一系列进展(陶诗言等，1979；丁一汇等，1980；陶祖钰，1980；周鸣盛，1993；姚秀萍和于玉斌，1998；刘还珠等，2007；孙建华等，2005；孙继松等，2015)。陶诗言(1980)总结了华北暴雨的5类天气形势，它们本质上分别属于“北高南低”的纬向型和“西低东高”的经向型环流，共同点在于大陆高压或西太平洋副热带高压(以下简称副高)稳定维持在中纬度地区，使得西风带或热带低值系统移动减缓甚至停滞，偏南气流将水汽持续输送至华北地区，在大地形山前抬升产生大量降水(谌芸等，2012；丁一汇，2015；Zhong et al，2015；符娇兰等，2023；陈涛等，2024；姚秀萍等，2024)。一些研究发现，如太行山等大地形山脉的动力和热力作用对暴雨的触发具有一定影响(黄荣等，2012；盛春岩等，2012)，且山脉迎风侧低空气流的垂直切变也会调节降水的落区和增幅(孙继松，2005；Xia and Zhang, 2019)，但地形对降水的具体作用随着大气动力条件变化而有所不同(章淹，1983)。此外，如城市(热岛)环流、地形环流和海陆风等局地环流也对暴雨的发展具有显著的贡献(孙继松等，2006；东高红等，2011；Yin et al，2011；张文龙和崔晓鹏，2012)。

2025年7月下旬，在副高北上稳定维持、西太平洋台风频繁生成的背景下，华北地区遭遇了一次长时间、大范围的暴雨天气过程，北京、河北、天津北部等部分地区出现暴雨或大暴雨，局地出现特大暴雨；部分山区累计降水量超过500 mm，最大累计降水量超过600 mm(河北易县)。值得注意的是，本次暴雨过程持续7 d，在时间尺度上远超过去典型华北暴雨过程(如“23·7”过程持续4 d，“16·7”过程持续2 d，“96·8”过程持续3 d)(胡欣和马瑞隽，1998；符娇兰等，2017；张芳华等，2023)；降水的空间分布也与以往典型华北暴雨过程有明显差异。因此，本文基于观测和高分辨率再分析资料，从影响降水时空特征的环流和水汽条件角度切入，探讨本次暴雨过程的环流特征和水汽条件，以期加深对本次暴雨过程的认识。

1 资料与方法 1.1 资料

本文所用降水资料为国家气象信息中心提供的中国地面气象站逐小时降水资料(2025年7月23日08时至30日08时；北京时，下同)。其他资料均来自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的第五代全球气候再分析产品(ERA5)，包括逐小时风场、比湿及位势高度，水平分辨率为0.25°×0.25°，垂直方向为1000~100 hPa，共27层(Hersbach et al，2020)。

1.2 方法

整层水汽通量(Q，单位：kg·m^-1·s^-1)即水汽通量从底层到顶层的垂直积分，其计算公式为：

$ \boldsymbol{Q}=\frac{1}{g} \int_{p_{\mathrm{t}}}^{p_{\mathrm{b}}} q \boldsymbol{V} \mathrm{~d} p $

(1)

式中：g为重力加速度(单位：m·s^-2)；p_t和p_b分别为底层和顶层气压高度，分别取1000 hPa和300 hPa；q为比湿(单位：kg·kg^-1)；V为大气水平运动速度矢量(单位：m·s^-1；Sun et al，2011)。

基于研究区域边界的经纬度，通过以下计算公式可得区域各边界的水汽收支：

$ Q_{\mathrm{E}}=\int_{\varphi_{\mathrm{N}}}^{\varphi_{\mathrm{S}}} R Q_{\lambda_{\mathrm{E}}} \mathrm{~d} \varphi $

(2)

$ Q_{\mathrm{W}}=\int_{\varphi_{\mathrm{S}}}^{\varphi_{\mathrm{N}}} R Q_{\lambda_{\mathrm{W}}} \mathrm{~d} \varphi $

(3)

$ Q_{\mathrm{S}}=\int_{\lambda_{\mathrm{W}}}^{\lambda_{\mathrm{E}}} R \cos \varphi_{\mathrm{S}} Q_{\varphi_{\mathrm{S}}} \mathrm{~d} \lambda $

(4)

$ Q_{\mathrm{N}}=\int_{\lambda_{\mathrm{E}}}^{\lambda_{\mathrm{W}}} R \cos \varphi_{\mathrm{N}} Q_{\varphi_{\mathrm{N}}} \mathrm{~d} \lambda $

(5)

式中：Q_E、Q_W、Q_S和Q_N分别为东、西、南、北边界的水汽收支(单位：kg·s^-1)，4项的代数和为整个区域的水汽收支；Q_λE和Q_λW分别为区域东、西边界上的纬向整层水汽通量，Q_φS和Q_φN分别为区域南、北边界上的经向整层水汽通量；λ_E和λ_W分别为区域最大和最小经度值，φ_N和φ_S分别为区域最大和最小纬度值；R为地球平均半径，取6.37×10⁶ m(Sun et al，2011)。

2 结果 2.1 降水特征

本次暴雨过程自7月23日起，至29日结束，历时7 d。相较于以往典型华北暴雨过程(如“16·7”“23·7”过程等)降水主要发生在太行山和燕山山前而言，本次降水的空间分布明显不同，主要降水区(过程总降水量超过100 mm的地区)东西长度超1000 km，包括陕西、山西和河北三省北部、内蒙古南部和北京全境，呈现纬向分布特征(图 1a)。逐日降水量分布情况显示，降水的空间分布存在明显的阶段性特征。在暴雨发生的首日，内蒙古南部和山东、河南北部分别存在一条纬向雨带，此外在太行山东麓存在一个降水中心(图 1b)；一天以后两条雨带均明显加强，且西侧雨带向西南移动至陕西北部，东侧雨带北进至河北中部及北京地区(图 1c)。自25日起，西侧雨带继续向西南移动并逐渐减弱消失，而东侧雨带继续增强，并翻越燕山进入内蒙古南部(图 1d)。26日降水区域整体回到燕山南麓，降水中心位于北京北部。雨带虽然仍呈明显的纬向分布，但强度相较前日已明显减弱(图 1e)。27日降水区域明显缩小，主要集中在北京和河北东部，但28日降水范围又有所扩大(图 1f，1g)。29日起降水中心开始向东北地区移动，华北暴雨过程趋于结束(图 1h)。

综上所述，本次降水持续时间长，降水区域呈近似纬向分布，雨带跨度较大，在持续时间和空间分布上与以往典型华北暴雨过程有明显区别，表现出近似江淮梅雨的特征。此外，本次暴雨过程中出现了两条纬向雨带的分布特征；根据华北地区的地形可以发现，这两条雨带分别位于海拔较高的黄土高原和海拔较低的华北平原地区，也与以往华北地区典型暴雨过程的降水分布存在显著区别。基于雨带分布和华北地区地形特征，本文将主要降水区分为西部高原二级地形降水区和东部平原三级地形降水区(以下分别简称二级地形区和三级地形区，图 1紫色框)，探讨降水分布和维持的成因。

2.2 环流演变及异常

图 2给出了本次暴雨过程200 hPa的平均和逐日环流分布和演变过程。本次暴雨过程南亚高压位于青藏高原主体上空，西风急流位于40°N以北，主要降水区存在明显的水平辐散(图 2a)。进一步分析逐日环流演变(图 2b~2h)可以发现，在暴雨过程中，南亚高压完成了一次东伸西退过程。南亚高压外侧的12 560 gpm等高线23日位于110°E附近，随后持续向东伸展，25日覆盖了主要降水区大部，并在之后的两天稳定在130°E以东，直至28日西退至110°E附近，并在29日退回青藏高原东侧边界。与此同时，西风急流也存在明显的变化。23日主要降水区位于西风急流出口区右侧，水平辐散较弱。24日西风急流分为东西两支，主要降水区此时位于东支急流入口区右侧，水平辐散明显增强，这也导致24日降水量迅速增加。25日西风急流明显北移，而之后两天主要降水区稳定在东支急流入口区右侧。28日二级地形区和三级地形区分别位于西支急流出口区右侧和东支急流入口区右侧，导致三级地形区降水持续而二级地形区降水结束。29日西风带波动加强，两支急流更接近主要降水区。由上可见，南亚高压和西风急流的活动使主要降水区上空存在强烈的水平辐散，为降水的发展和维持提供了抽吸条件。

500 hPa平均环流显示，不同于“16·7”“23·7”等华北暴雨过程副高主体经向度较大的特征，本次暴雨过程的副高呈纬向分布，主体稳定维持在山东半岛至朝鲜半岛一线，其外围反气旋环流控制了我国青藏高原以东的大范围地区；西风带整体偏北，二级地形区内存在一个短波低槽，形成了“西低东高”的环流形势，导致暴雨过程稳定持续；主要降水区上空主要受西南气流影响，因此降水的空间分布与“16·7”“23·7”过程明显不同，也导致水汽的输送将由台风和副高外围气流接力进行(图 3a)。逐日环流演变表明，与南亚高压的移动对应，副高在暴雨过程中完成了一次西伸东退过程。其中，副高在23—25日逐渐北抬西进，其外侧反气旋环流控制我国大部分区域，且中心逐渐稳定于朝鲜半岛；随着副高的北抬西进，二级地形区和三级地形区的雨带分别对应西移和北进；台风“范斯高”随着副高的北抬逐渐靠近我国近海，其与副高之间的偏东气流为降水区带来充足的水汽(图 3b~3d)。26日台风“范斯高”减弱消亡，但此时台风“竹节草”北上，使副高稳定维持并继续为主要降水区输送水汽(图 3e)。副高北侧纬向分布的正涡度带影响主要降水区，并且该正涡度带的强度变化与降水量变化高度一致，表明其对降水的空间分布以及降水的演变具有显著影响。自27日起，副高开始东退，其西侧的西风槽随之东进；槽后的西北气流自西向东影响二级地形区和三级地形区，降水逐渐减弱(图 3f，3g)。29日副高完全退回海上，对应南亚高压主体回到青藏高原；西风带冷涡携带大量冷空气南下，华北暴雨过程最终结束(图 3f~3h)。

图 4展示了本次暴雨过程700 hPa平均和逐日环流分布和演变。总体而言，该高度的环流分布与演变和500 hPa大致相似，但在影响主要降水区的天气系统上存在明显区别。平均环流显示，副高西北侧影响主要降水区的正涡度带在700 hPa上实际上是一条切变线(图 4a)，但这条切变线并未伴随整个暴雨过程。在降水发生的前两天，副高边缘由青藏高原东侧缓慢东退，青藏高原北侧的偏西风和副高西北侧的西南风首先在二级地形区北部辐合并随副高缓慢东移，致使降水首先发生在其影响的区域(图 4b，4c)。至25日，青藏高原东北侧形成了一个狭长的低压区，位于副高和我国西北上空的高压之间，伴有强烈的带状正涡度区(图 4d)，26日西北高压东移，高压南侧偏东气流与二级地形区上空的西南气流形成了一条暖式切变线(图 4e)；然而27日，随着西北高压增强，其与副高之间的切变线风场发生了明显变化，形成了以偏北与偏西气流的冷式切变线，表明冷空气侵入二级地形区(图 4f)。结合图 1f可见，此时二级地形区降水趋于结束。28—29日的环流分布与500 hPa相似，随着副高东退和西风带冷涡南下，主要降水区受冷空气影响，暴雨过程结束(图 4g，4h)。

与气候(1995—2024年)同期环流形势对比，和“16·7”“23·7”等降水区域主要位于三级地形区的典型暴雨过程不同，本次暴雨过程的环流异常表现为显著的纬向型分布特征(图 5)。与“23·7”暴雨过程类似，本次暴雨过程西风带显著偏北，200 hPa异常西风中心移至50°N附近。然而，500 hPa上，30°~50°N存在显著的纬向异常高压区，正位势高度异常值横跨超过60个经距，范围已远超周璇等(2020)的纬向环流型暴雨过程的正位势高度异常研究结果；结合先前的环流分析，这表明副高与南亚高压的对向进退导致前者异常偏北且深入大陆，且副高西侧的低值系统强度较弱，冷空气活动较弱。30°N以南我国东部至西太平洋受到明显的异常低压控制，代表近海台风的作用，其与副高之间对流层低层形成了显著的异常偏东风，将西太平洋的水汽向主要降水区输送，为降水提供了充足的水汽条件。

2.3 水汽条件 2.3.1 水汽输送与辐合

图 6展示了本次暴雨过程水汽输送的演变特征。由于副高主体呈纬向分布且异常深入大陆，相较于“23·7”过程的双台风接力形成的东南水汽输送通道，本次暴雨过程的水汽由台风和副高接力形成的西南通道输送(图 6a)。在暴雨过程发生的前两天，副高西伸和其南侧台风“范斯高”迫近我国，形成了两条水汽输送通道：一条通道将水汽沿青藏高原东侧北上输送进入二级地形区，另一条通道将水汽经华东向北输送进入三级地形区，分别为两条雨带提供了充足的水汽条件(图 6b，6c)。结合之前的环流变化分析可见，西侧的水汽通道由副高外围的反气旋环流构建，输送距离远且强度较弱，离开二级地形区后继续向北进入西风带；东侧的水汽通道由副高边缘气流构建，输送距离近且明显更强，离开三级地形区后继续沿副高边缘进入日本海。相较于“96·8”“23·7”等典型华北暴雨过程，本次暴雨过程的水汽通道范围更大且位置更偏西，导致降水量在空间上呈现与以往明显不同的纬向分布，而这种差异本质上是副高西伸及其外侧的大范围反气旋环流造成的。从25日起，西侧水汽输送带逐渐西移并减弱，对应二级地形区雨带西移减弱，而东侧水汽输送带继续维持(图 6d，6e)。至27日，随着副高东退和台风“范斯高”减弱消亡，进入主要降水区的水汽明显减弱(图 6f)。之后由于副高持续东退和西风带冷涡南下，即使台风“竹节草”已迫近我国近海，水汽也难以大量进入二级地形区，导致降水主要集中于三级地形区，直至暴雨过程结束(图 6g，6h)。

进一步分析整层水汽通量散度的演变，主要降水区的水汽辐合与过程降水量分布一致，呈近似纬向分布(图 6a)。在降水发生的前两天，二级地形区和三级地形区均存在一个水汽辐合中心，分别对应两条水汽输送通道，导致两条雨带出现(图 6b，6c)。之后随着西侧水汽输送通道西移减弱，西侧水汽辐合中心强度逐渐减弱，而东侧水汽辐合中心维持(图 6d，6e)。副高东退之后，二级地形区首先出现了强烈的水汽辐散，导致其降水结束；三级地形区由于其北部燕山山脉阻挡，使得台风“竹节草”输送的水汽在山前辐合，从而产生降水(图 6f，6g)。随着西风带冷涡南下，二级地形区水汽辐散进一步增强，并逐渐影响至三级地形区，暴雨过程结束(图 6h)。

2.3.2 水汽收支

图 7分别给出了本次暴雨过程二级地形区和三级地形区各边界的水汽收支及区域总水汽收支的演变特征。由图 7a可见，由于位于副高外侧西北边缘，二级地形区的水汽主要从南边界进入，在区域内做反气旋式偏转后主要由东边界流出。西边界的水汽流入在27日前较强，结合先前的环流和水汽输送分析可见，这是由于副高显著西伸造成水汽输送通道西移，本质上仍是来自我国近海的水汽，而非西风带的水汽输入。西边界流入的水汽在27日后迅速减弱也对应了副高东退的过程。此外，南边界流入了大量水汽，最大水汽流入超过2.2×10¹⁰ kg·s^-1，表明本次暴雨过程存在充沛的水汽供应。然而，二级地形区也存在强烈的水汽流出，大部分水汽由东边界流出。结合二级地形区和三级地形区的位置分析，经二级地形区东边界流出的水汽大部分都进入了三级地形区的西边界，即三级地形区的降水由该区域南边界和二级地形区协同供应，这导致三级地形区上空持续产生大量降水。三级地形区东边界主要为水汽流出，这也导致本次降水在空间分布上并未出现以往华北典型暴雨过程沿太行山和燕山山前的“Γ”型分布。由图 7b可见三级地形区的水汽在27日前以南边界流入为主，27日之后南边界和西边界水汽流入相当。结合逐日降水量空间分布和环流形势可以发现，27日前三级地形区主要受副高边缘偏南气流影响，雨带持续向北推进，此时南边界水汽流入占主导地位；27日后随着副高东退，副高外围西南气流影响三级地形区雨带，因此西边界水汽流入贡献逐渐增加。此外，三级地形区北边界流出的水汽也全部进入二级地形区的南边界，对比二者的变化可以发现，二级地形区南边界流入的水汽约有一半来自经三级地形区翻越燕山继续向北输送的水汽。总之，本次暴雨过程中水汽存在显著的跨地形区输送，导致降水呈现跨地形区的纬向分布。相较于二级地形区，三级地形区最大水汽流入和总水汽收入量均更小，但降水量远大于二级地形区，可能与两个区域的地形差异有关：由于燕山的阻挡，西南向水汽在燕山山前辐合抬升，促进了三级地形区的降水增长。

综上所述，总结了本次暴雨过程的天气系统和水汽输送的概念模型(图 8)。本次暴雨过程的演变与南亚高压和副高的对向进退存在密切联系。南亚高压东移和副高异常西伸导致雨带呈现显著的纬向分布特征，在中纬度对流层低层的切变线和近海台风的支持下，西南向水汽通道分为两条，分别为维持二级地形区和三级地形区的雨带(图 8a)。随着南亚高压西移和副高东退，暴雨过程明显减弱，雨带回退至三级地形区，主要位于燕山山前(图 8b)。

3 结论与讨论

基于气象观测降水资料和ERA5再分析资料，本文对2025年7月23—29日发生于华北地区的暴雨特征、环流演变和水汽条件进行了研究。主要结论如下：

(1) 本次暴雨过程属于典型的纬向环流型暴雨，降水量时空分布不同于以往典型华北暴雨的降水分布。主要降水区呈纬向分布，绵延超1000 km，持续时间达7 d，表现出近似梅雨的特征。在暴雨过程中存在两条纬向雨带，分别位于华北西部的黄土高原和内蒙古高原地区(二级地形区)以及华北东部的平原地区(三级地形区)。

(2) 本次暴雨过程存在异常的大尺度环流。呈纬向分布并持续异常偏北的副高主体、停滞的西风带短波低槽以及对流层低层出现的切变线是导致本次降水时空分布不同于以往典型华北暴雨过程的关键天气系统。南亚高压与副高对向进退主导了暴雨过程的演变，导致降水呈现显著的纬向格局；我国近海连续出现的台风“范斯高”“竹节草”为降水提供了充沛的水汽。

(3) 本次暴雨过程的水汽条件充沛。我国近海台风和西伸的副高主体接力在主要降水区上空形成西南水汽输送带；主要降水区内出现两条水汽输送带和水汽辐合带，分别维持二级地形区和三级地形区的两条雨带；受副高进退影响，水汽存在明显的跨地形区输送特征。

本文初步分析了“25·7”华北暴雨的降水的时空分布、环流演变和水汽条件。未来可进一步从华北多尺度地形角度揭示本次暴雨过程两条雨带同时出现和后续合并的动力机制，也可以从气候尺度探讨本次类似“梅雨”特征的华北暴雨的发生机理，以及驱动暴雨过程中副高和南亚高压变动的机制。