2021年7月20日，河南省會(huì)城市城市鄭州普降暴雨，很快便打破了中國(guó)單小時(shí)降雨量的最大值的記錄。引發(fā)了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，低洼地區(qū)的內(nèi)澇很快便從沒(méi)過(guò)小腿，上升到齊腰深，進(jìn)而沒(méi)過(guò)車(chē)頂。一座省會(huì)城市的正常生產(chǎn)生活秩序被打斷，公交、地鐵、航班停運(yùn)。
頃刻之間，一座城市便成汪洋
（圖：網(wǎng)絡(luò)）
而鄭州作為中國(guó)重要的鐵路交通樞紐，受災(zāi)后也導(dǎo)致大量經(jīng)過(guò)鄭州的火車(chē)停運(yùn)。鄭州市內(nèi)汽車(chē)、倉(cāng)庫(kù)、一層底商浸泡在水中。這場(chǎng)暴雨造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估量。
多輛高鐵及火車(chē)因暴雨停運(yùn)，火車(chē)站及高鐵站內(nèi)滯留了大量旅客
（圖：網(wǎng)絡(luò)）
鄭州位于中國(guó)北方，并不是氣候態(tài)降水的中心大值區(qū)。出現(xiàn)如此持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累積降水量大、強(qiáng)降水范圍廣、降水時(shí)段集中且極端性足夠強(qiáng)的降水，確實(shí)是令所有人都始料不及的事。
那么鄭州為什么會(huì)出現(xiàn)如此強(qiáng)烈且集中的降水？氣象預(yù)報(bào)起不到作用嗎？
換做誰(shuí)估計(jì)都頂不住?。?月20日下午4點(diǎn)狀況）
前所未有的暴雨
對(duì)于中國(guó)北方來(lái)說(shuō)，7月末與8月初副熱帶氣壓帶北移，季風(fēng)從海洋中帶來(lái)濕潤(rùn)的水汽，本來(lái)就是傳統(tǒng)的汛期。這一階段北方通常會(huì)迎來(lái)幾場(chǎng)大雨，城市中可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)澇，有相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)的老者對(duì)此早已習(xí)慣。
熱帶氣旋是季風(fēng)氣候的重要參與者，每到夏季，一個(gè)接一個(gè)的臺(tái)風(fēng)逼近大陸并形成大量降水，不過(guò)絕大部分都在登陸后減弱，很少能深入內(nèi)陸
（圖：NASA）
鄭州靠近中國(guó)地形二、三級(jí)階梯的交界處，正好處在地形過(guò)渡區(qū)。地形抬升氣溫降低，空氣中所能承載的水蒸汽最大容量相應(yīng)減小（氣象里的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)叫飽和水汽壓降低），水蒸氣就容易凝結(jié)成雨滴形成降雨。同時(shí)鄭州又處在北方相對(duì)靠南的位置，來(lái)自海洋的水汽更容易輸送到這里，所以每年這個(gè)時(shí)候連續(xù)幾天出現(xiàn)陰雨天氣是在正常不過(guò)的事
由于南方遍布丘陵的緣故，第二、第三階梯的分界在南方并不明顯，但在北方，從河北到河南，分界非常明顯
事實(shí)上這次暴雨也并不是突然來(lái)臨的，自17日起，南起南陽(yáng)盆地，北抵太行山，河南西部、中部和北部都出現(xiàn)了較大范圍的強(qiáng)降雨天氣。其中嵩山、偃師、新密、伊川、登封五個(gè)氣象站打破了建站以來(lái)單日降水最大值的記錄，部分站點(diǎn)的新紀(jì)錄直接翻倍。其中新密站相當(dāng)于一天下了往年大半年的降水量。
在鄭州暴雨讓城市部分運(yùn)轉(zhuǎn)陷入崩潰之前，多地都已出現(xiàn)了不同程度的洪澇災(zāi)害
（圖：微博@映象網(wǎng)）
氣系統(tǒng)復(fù)雜多變、而降水的形成發(fā)展所涉及的物理過(guò)程多且復(fù)雜，因此即使在超算與芯片被看作強(qiáng)國(guó)科技競(jìng)賽重點(diǎn)的今天，對(duì)于強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣“定時(shí)、定點(diǎn)、定量”的精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)仍舊是當(dāng)今的難點(diǎn)和重點(diǎn)。對(duì)于本次強(qiáng)降水，氣象部門(mén)早已發(fā)出相關(guān)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)并進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)，只是預(yù)報(bào)的降水中心相較于實(shí)況觀測(cè)更偏北。
7月21日下午7點(diǎn)狀況：降水中心確實(shí)靠北了，豫北以及河北沿太行山一線的壓力增加了很多
理論上講，在太行山山腳下的焦作可能會(huì)成為重災(zāi)區(qū)，因?yàn)橐环矫媸艿匦翁绊?，這里會(huì)迎來(lái)較大的降水量，另一方面山地巨大的降雨量形成地表徑流，變成山洪，最終流入平原時(shí)很可能經(jīng)過(guò)焦作。泥石流、滑坡等次生災(zāi)害對(duì)焦作周邊的村民來(lái)說(shuō)也異常危險(xiǎn)。所以焦作確實(shí)更需要對(duì)強(qiáng)降雨嚴(yán)加防范。
太行山以南，焦作、新鄉(xiāng)、鄭州、開(kāi)封這個(gè)范圍，正好是本次極限降水的核心區(qū)
17日晚上焦作有關(guān)部門(mén)就下發(fā)了緊急通知，預(yù)計(jì)18~19日焦作市會(huì)迎來(lái)500毫米左右的強(qiáng)降雨，建議轉(zhuǎn)移財(cái)產(chǎn)到安全的地方，準(zhǔn)備2~3天食品和飲用水，減少不必要的外出。20日暴雨的中心鄭州市距離預(yù)測(cè)地點(diǎn)并不遠(yuǎn)，僅僅相隔一百千米。
7月19日08時(shí)~20日08時(shí)降水預(yù)報(bào)（鄭州距離預(yù)報(bào)中心有一段距離）
20日，很多鄭州人依舊早早起床準(zhǔn)備上班，只是發(fā)現(xiàn)內(nèi)澇足以打濕褲腿，很多原本駕車(chē)出行的人選擇轉(zhuǎn)換交通方式，所以那天地鐵的乘客尤其多。然而，接下來(lái)的暴雨超乎了絕大多數(shù)人的預(yù)料。
20日晚，多人因特大暴雨而被困于地鐵中，即使是救援及時(shí)反應(yīng)進(jìn)行施救，但仍有不幸遇難者
然而雨一直沒(méi)有停，下午4點(diǎn)至5點(diǎn)之間，鄭州本站1小時(shí)累計(jì)降水量達(dá)到201.9毫米，相當(dāng)于去年鄭州總降水量的三分之一。遠(yuǎn)超2002年7月2日廣東茂名創(chuàng)造的168.3毫米的記錄。成為遍布中國(guó)大陸的2418個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站中，單小時(shí)雨量最大的一個(gè)。同時(shí)也創(chuàng)造了全球大中城市單小時(shí)降雨量的記錄。到了下班的時(shí)間恰逢水位上漲，幾百萬(wàn)鄭州人的回家路變得異常艱險(xiǎn)。
最終，20日凌晨?jī)牲c(diǎn)到次日凌晨?jī)牲c(diǎn)，一天的時(shí)間，鄭州降水622毫米，相當(dāng)于下了往年一年的降水量。作為對(duì)比，近日德國(guó)暴雨的重災(zāi)區(qū)科隆，一天降水量尚未到達(dá)200毫米。本次鄭州大雨的夸張程度與危害性可見(jiàn)一斑。
這個(gè)極其罕見(jiàn)的降水量高峰，一下子拉高了鄭州當(dāng)天降雨量
氣候異常的綜合影響
不久前我局曾經(jīng)介紹過(guò)今年北美洲異常高溫。全球氣候是一個(gè)整體，受北美這一事件的影響，副熱帶高壓提前大幅度北移，7月20日副高中心脊線位于中國(guó)東北，強(qiáng)盛的季風(fēng)環(huán)流控制了南起三亞，北至北戴河的廣大區(qū)域。富含太平洋水汽的東南風(fēng)在中國(guó)大部分區(qū)域暢通無(wú)阻。副高異常偏北是本次河南暴雨的大氣環(huán)流基礎(chǔ)。
此時(shí)副熱帶高壓偏北，季風(fēng)環(huán)流可以在以南的區(qū)域暢行無(wú)阻
至于在季風(fēng)暢通無(wú)阻的情況下，水汽為什么偏偏被輸送到了河南，就與最近在東海出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)“煙花”、南海出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)“查帕卡”有關(guān)了。兩個(gè)臺(tái)風(fēng)正在發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于水汽的控制能力還不夠強(qiáng)。尤其是臺(tái)風(fēng)“煙花”其外圍形成的偏東低層急流，從太平洋上空源源不斷帶來(lái)充沛的水汽，大幅加強(qiáng)了對(duì)于陸地的水汽輸送，成為本次河南強(qiáng)降水的彈藥儲(chǔ)備。
在臺(tái)風(fēng)煙花與鄭州之間事實(shí)上形成了一條水汽走廊，將大量太平洋上的水搬到了鄭州上空，相當(dāng)于遠(yuǎn)距離空運(yùn)巨量的降水彈藥
其中臺(tái)風(fēng)煙花的特殊性，是本次鄭州強(qiáng)降雨出現(xiàn)的重要因素。熱帶風(fēng)暴煙花于7月18日生成，當(dāng)時(shí)煙花還比較弱，無(wú)法牢牢控制周邊的水汽，而是在副高北移的基礎(chǔ)上變成了太平洋水汽的大型水泵，在副熱帶高氣壓帶與臺(tái)風(fēng)之間形成了一條穩(wěn)定的水汽輸送帶，將太平洋的水汽加速運(yùn)送至中國(guó)。
然而因?yàn)橹苓吰渌_(tái)風(fēng)的出現(xiàn)，煙花變得非常穩(wěn)定，滯留于暖流黑潮附近，吸收黑潮的能量迅速膨脹。
將臺(tái)風(fēng)的一小部分搬到鄭州，那就是大災(zāi)害
在7月18日水汽被臺(tái)風(fēng)加速輸送到北京西部地區(qū)，引發(fā)了一場(chǎng)大暴雨。而這僅僅是“煙花”牛刀小試。到20日，“煙花”中心附近的風(fēng)力已達(dá)12級(jí)，輸送水汽的強(qiáng)度進(jìn)一步增加，以至于在它的加持下，鄭州上空5000米以內(nèi)的大氣都被強(qiáng)勁的東南風(fēng)控制。
同理，來(lái)自印度洋的西南季風(fēng)通常對(duì)中國(guó)大部分地區(qū)影響有限，如今被臺(tái)風(fēng)“查帕卡”影響，長(zhǎng)驅(qū)直入2000千米，來(lái)到中原大地與太平洋的水汽會(huì)師，對(duì)鄭州暴雨起到推波助瀾的作用。
7月20日晚6點(diǎn)半大致?tīng)顩r
當(dāng)水汽遇到伏牛山、熊耳山以及太行山后，遇地形強(qiáng)迫抬升，偏東急流攜帶的的暖濕氣團(tuán)溫度快速下降，水蒸氣凝結(jié)成水滴，形成密集降水。同時(shí)，鄭州當(dāng)?shù)匦纬傻牡蜏u加劇了此次暴雨的強(qiáng)度。
在副高北移、臺(tái)風(fēng)、地形、當(dāng)?shù)匦纬衫诮邓木值靥鞖庀到y(tǒng)的總和綜合影響下，鄭州暴雨就這樣發(fā)生了。
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：地球知識(shí)局，作者：斯文的樊學(xué)長(zhǎng)
