7月18日18时至21日0时，郑州累积平均降水量达到449毫米，相当于三天下了郑州往常一年的雨量。根据新华社在21日凌晨的消息，洪灾已造成郑州市区12人死亡，当地已转移避险约10万人[1]。
这样可怕的降水，落在一个远离海洋、身处内陆的城市，令大多数人都难以置信。
为什么郑州会下这么大的雨？
河南省气象台首席预报员张宁在接受采访时表示，今年西太平洋副热带高压和大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区，加上地形抬升效应，导致河南省长时间降水[2]。
而中央气象台的官方微博则解释道，除了地形外，这次降水受到了台风“烟花”和副热带高压的共同影响。
远在日本海的副热带高压，和远在一千公里外的台风，怎么会导致如此强烈的降水呢？
副热带高压偏北，并不奇怪。
地球上不同纬度受热不均，加上地球自转带来的大气、洋流偏转，形成了不同的气候带。
但是，海陆温度并不均匀。陆地受热、形成低压，使得北半球的副热带高压带在海上成为一个具有闭合中心的高压，这就是大名鼎鼎的“副高”，是夏季影响中国大陆天气的主要天气系统。
在副热带高压内部，气体辐散下沉，结构稳定，风力微弱。因此，夏季被副高控制的地区，往往出现高温、伏旱；而在它的西部、北部，则往往多大风、降水[3]。
副热带高压影响天气示意图/国家气象科学数据中心
在正常的年份，7月底到8月初，副高脊线将北上越过北纬30°，给华北、东北带来降水。就在去年的今天，河南也出现了强降水。
但问题是，今年的副高过早地北上，而且异常偏北，远远地越过了往年平均的范围，这也就让华北的雨季变得格外长。
图中纵轴对应的是副热带高压脊的纬度，红线对应1981年到2010年之间的平均，蓝线则是今年的值。可以看出，大部分时候副高脊线不不会超过北纬33度，而今年则过早北上，且异常偏北/中国气象局国家气候中心
此次降水中心河南，正处于副高的西部，接收海上源源不断传来暖湿的气流，以及由此带来的降水。事实上，河南的这场雨，从一周半以前就开始连绵不绝了。
那么，千里之外的台风“烟花”，又是怎么和副高共谋，把普通暴雨变成一场灾难的呢？
这就涉及到经常影响中国华北、山东一带的热带气旋远距离降水。
根据大气科学专家、工程院院士陈联寿的定义，热带气旋远距离降水发生在热带气旋范围之外，但必须与热带气旋存在内在物理联系[4]。
在中国，沿海活动或登陆的台风（热带气旋）外围低空，可以形成一条宽广的偏东南风急流带，它也就成了一条从海洋到内陆的水汽和能量通道[4]。
东南急流到达北纬30°-60°的中纬度地区，和当地的空气系统相互作用，让大气更加不稳定，乃至产生暴雨。最终的降水量，甚至可能不低于台风主体的雨量[4]。
7月21日上午9点53分的卫星云图，图中标出了台风外围的“水汽和能量通道”
2014年，气象灾害教育部重点实验室的科研人员则验证，即便一个尚未形成热带气旋、更称不上台风的热带扰动，也可以和中纬度系统共同作用。只要形成的东南急流强度够大，就能带来非常强烈的暴雨[5]。
2016年7月9日，河南北部发生了一场特大暴雨天气过程，新乡的日雨量超过400mm——这个数值，在今年之前，都是河南仅次于1975年特大暴雨的日雨量[6]。
2021年7月20日，郑州遭遇持续强降雨。图为郑州火车站，交警疏导交通 / 人民视觉
经气象人员分析，那场暴雨前，东南沿海有超强台风登陆，促成一条完整的暖湿气流带伸向豫北，在太行山东麓迎风坡喇叭口处汇聚，使得水汽辐合、上升，产生强降水[6]。
另一方面，华北冷涡所携带的干冷空气叠加到上空，形成了低空暖湿、高空相对干冷的环境，这便导致了极端强降水的产生[6]。
虽然这种雨多出现于华北、山东一带，但在长三角也能见到。
2018年，台风“山竹”从广东登录，同时在长三角地区形成了一个远距离降雨带[7]
2015年8月23日至24日，远在台湾东部洋面的台风“天鹅”，对上海并没有直接影响。但它的外围气流遇上了北方南下的冷空气，给上海带来了一次大暴雨[4]。
8月23日，上海中心气象台发布预报称，下午到次日白天将出现累计雨量可达69-90毫米的较强降水，但实际上到来的，却是最高降水量超过250毫米的大暴雨和特大暴雨[4]。
这种大暴雨的预报中，气象预报员很难确定台风外围产生的东风急流在何处与北方南下的冷空气相遇，二者又会交汇多久。因此，面对台风远距离带来的强降水，预计落区、雨量都很可能出现较大偏差[4]。
2021年7月20日，河南郑州登封市突降暴雨，降水量达到300毫米，道路积水成河 / 人民视觉
17日下午，郑州以北的焦作市就已经发出警告，“降雨量预计500毫米，极可能形成百年不遇的灾害[8]。”
我们确实迎来了这场灾害，只是中心变成了偏南一些的郑州。相比之前，这样的预报精度，已经非常高。
人类距离完整、系统地理解我们所在的大气系统，还有很长的路要走。
大气科学家和天气预报人员正在努力，让我们离那个更精准的事实更进一步；要真正降低灾害带来的伤害，更需要我们每一个普通公民加强科学意识，在灾难中积极自救和帮助他人。
河南暴雨救援电话 / @人民日报 / 微博
题图图源：20121年7月20日，河南郑州暴雨 / 人民视觉
[1]新华网. (2021). 郑州遭遇历史最强降雨已致12人死亡 河南多地发生区域性严重洪涝灾害.
[2]新华网. (2021). 河南强降水天气为何持续这么久 权威解读来了.
[3]湖北省气象局(2020). 浅谈副热带高压.
[4]曹晓岗, & 王慧. (2016). “8· 23—24” 上海远距离台风大暴雨影响分析. 气象, 42(10), 1184-1196.
[5]丁治英, 朱静, & 邢蕊. (2017). 热带扰动与远距离暴雨关系的统计分析与数值试验. 大气科学学报, 40(4), 496-507.
[6]司福意, & 张一平等. (2021). 豫北“7·9”特大暴雨的形成与极端性探析. 气象与环境科学, 44(1), 65-73.
[7]陈淑琴, & 李英等. (2021). 台风“山竹”(2018)远距离暴雨的成因分析. 大气科学, 45(3): 573-587.
[8]凤凰网. (2021). 深度解析：河南极端暴雨 5天前早有预报.
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撰文｜言柯    图片编辑｜言柯 吴逸之
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