一场“打破次元壁”的雨

沈越婷

2021年7月17—22日，河南省普降暴雨、大暴雨，局地特大暴雨，全省遭遇大范围极端罕见强降雨。7月19日，河南省内有794个站①出现大暴雨。7月20日8时至21日6时，郑州、新密、嵩山、荥阳、偃师、巩义、登封、伊川、孟津、温县共10个国家级气象观测站日雨量突破有气象记录以来历史极值。

在此次大暴雨之前，郑州站建站以来的单日降水量极值是189.4毫米（1978年7月2日），而7月20日下了552.5毫米，达原记录的约3倍。新密建站以来的单日降水量极值是169.4毫米（2005年7月22日），而7月20日下了448.3毫米。

这些数字对于河南来说是什么概念？

我们可以简单数一数广东、广西、海南、福建这些华南沿海省份历史记录能够超过500毫米的站有多少，结果4个省加起来也就14个。此外，沿海城市每年的极值几乎都在300?400毫米。一个内陆城市的降水量已经达到沿海城市的历史极值，可以說是一种“打破了次元壁”的极端。

小时雨量打破全国纪录

7月20日16时至17时，郑州站1小时雨量201.9毫米，打破中国大陆小时降雨的原历史纪录198.5毫米（758特大洪水中河南林州）。一个纬度在北纬35度的内陆城市小时降雨量跃居全国第一，这简直就是“给拖拉机装上了风火轮”。

从“重现期”的角度解读“千年一遇”

我们知道强降雨的特点就是不均匀，实况也是如此。只是一贯的面上小到中雨，部分地区大到暴雨，局地大暴雨，在这一次变成了：河南中北部降雨400?600毫米，部分地区600?800毫米，局地近1000毫米（250毫米以上为特大暴雨）。本次降雨过程中，河南有20个国家站观测到的数据破历史纪录（河南国家站共119个）。

这的确是一场历史罕见的极端特大暴雨。“千年一遇”这个词应运而生，但这个词并不是凭空想象出来的，而是根据现有资料估算出来的，这里有一个概念叫“重现期”。重现期指的是在一定年代的雨量记录资料统计期间，大于或等于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间。也就是说，根据现有的所有资料，出现一次30毫米的降水的平均时间间隔为0.05年，50毫米为0.15年，100毫米是0.8年……根据这些数据可画出一条拟合曲线，从而估算出现此次暴雨的重现期在千年以上。需要注意的是，重现期根据现有资料估算，同样它也会随着资料的更新而变化，我们也没有必要过分解读。

自动观测站——气象数据监测的好帮手

自动观测站也叫区域自动站，是指根据地区需要建设的能够自动观测、无需人工干预、定向传输探测数据的气象站。根据观测要素，观测站中有只能测雨量的单雨量站，也有可以测温、压、湿、风等10多个要素的多要素站。河南省共有2000多个自动气象站。

国家级气象观测站指根据行政区划设置的观测站，大致是每个县都有一个，有的也有多个。国家级气象站大多设立较早，目前全国有2707个;自动站根据需求设立，大多历史不长，同时也在不断更新中，目前全国大约6.7万个。2018年，在中国气象局开展的百年台站认定中，共有433个台站被认定为百年气象站（建站历史在50年以上）。

大暴雨为何形成

7月中旬至8月下旬，副高会到达一年中最北的位置，造成华北和东北的雨季，与此同时也会造成南方雨季。而要形成一场暴雨，光有本地水汽还不够，还需要源源不断的水汽供应。一般来说，七八月时华北雨季的水汽主要由副高西北侧的西南气流输送，比如2018年“7·16”北京特大暴雨就是一次典型的副高异常偏北的特大暴雨过程。

而在河南特大暴雨中，由于台风“烟花”日益增强，挤压副高，使副高的位置又站在了一个新的高度。于是，就在副高和台风“烟花”一起肩并肩、相互挤压着前进的过程中，副高南侧的偏东气流和“烟花”北侧的偏东气流两者强强联合，形成了一条强有力的偏东水汽输送通道，沿着副高外围直达中原腹地。与此同时，在整层水汽输送上我们也清晰地看到一条自南向北的水汽输送带，这条主要是来自“查帕卡”和西南季风。因此，此次降水过程中，西南季风、台风“查帕卡”“烟花”共同给河南地区提供了有力而持久的水汽输送。

然而，河南地势西高东低，北有太行山，西有伏牛山，山地走向呈东北西南向。降雨期间，河南受偏东偏南急流持续影响，风向与山地地形夹角大，导致这两条水汽通道输送到中原，遇到山地后，出现强烈的辐合抬升，触发对流。

由于对流反复在伏牛山前地区发展，并在中层偏南气流的引导下向郑州方向移动，形成“列车效应”，导致降水持续时间长、累计雨量大、极端特征明显。