“21·7”豫北極端暴雨天氣成因分析

靳冰凌， 蘆阿咪， 張 璞， 王福州

(1.中國氣象局·河南省農業氣象保障與應用技術重點開放實驗室，鄭州 450003；2.鶴壁市氣象局，河南 鶴壁 458030)

引 言

暴雨是我國最常見的災害性天氣之一，連續或極端暴雨常造成內澇、中小河流洪水、泥石流等自然災害，給人民生命財產安全和社會經濟發展帶來嚴重威脅。太行山東側的華北平原為暴雨事件頻發地區，該區域對暴雨的觀測分析和預報預警一直是國內外氣象工作者關注的焦點。陶詩言等[1]指出，華北大暴雨常與中低緯度系統的相互作用有關。孫建華等[2]對20世紀90年代華北大暴雨過程的統計結果表明，約74%的華北大暴雨個例有臺風直接或間接影響。在臺風遠距離影響下，華北暴雨往往強度大、效率高，累積雨量大。許多氣象工作者也對大暴雨、特大暴雨的極端性、動力因子、水汽輸送等進行了研究[3-28]。王君[6]和栗晗[7]等指出，中尺度輻合線的生成、發展和維持是導致局地特大暴雨的主要原因。孫軍等[8]研究表明，極端降水不僅發生在高低空、地面等多層系統耦合的背景下，而且具有極高的整層可降水量、強低層水汽輻合等水汽條件。王婧羽[9]、田紅[10]等研究發現，極端降水與異常水汽輸送具有一定關系。孫繼松[13]、司福意[14]等的研究表明，地形對暴雨有明顯的增幅作用。陳聯壽[15]的研究表明，很多強的持續性暴雨都與臺風有關。

2021年7月17日至23日河南豫北地區出現歷史罕見的極端特大暴雨(簡稱“21·7”豫北極端暴雨)。本次過程持續時間長、累積雨量大、降雨范圍廣、短時雨量極強、極端性突出。最大降水量1122.6 mm出現在鶴壁市淇濱區科創中心站，創歷史極值。極端強降水導致豫北出現極其嚴重的洪澇災害，豫北9個蓄滯洪區啟用8個，其中鶴壁6個蓄滯洪區全部啟用，這在鶴壁歷史上尚屬首次。本文利用多種常規和非常規觀測資料，從天氣尺度背景場、中尺度降水系統、特征物理量診斷、水汽輸送及輻合、地形和風場相互作用等方面進行分析，以期加深對豫北極端暴雨事件發生發展過程的認知，提高極端暴雨的預報能力。

1 降水實況

受西太平洋副熱帶高壓、南亞高壓、南海臺風“查帕卡”、西太平洋臺風“煙花”及深厚的偏東風急流和低渦切變共同影響，2021年7月17日至23日豫北出現極端暴雨，21日08時至22日08時是極端強降水集中時段。由于太行山區特殊地形對偏東氣流的強輻合抬升作用，強降水中心主要分布在豫北沿太行山的東部一帶。特大暴雨主要出現在鶴壁、新鄉和安陽，本文主要對這三個地區的降水及其成因進行分析。

7月17日08時至23日08時河南鶴壁、新鄉、安陽平均降水量為470.7 mm，呈西多東少分布，三地區368個自動雨量站中有151個站點降水量超過500 mm。其中降水量最大的2個站分別為鶴壁科創中心(1122.6 mm)、新鄉鳳凰山(965.5 mm)。7月21日08時至22日08時,鶴壁、安陽大部和新鄉西部地區出現了大暴雨天氣過程(圖1a),大暴雨區中有一半以上地區出現特大暴雨，日最大降水量為777.5 mm(鶴壁市科創中心)，創建站以來歷史極值。豫北地區逐小時雨量≥50 mm的站點大部分位于太行山東麓迎風坡一側，且大致呈東北西南向帶狀分布(圖1b)。7月21日20-21時,新鄉牧野鄉小時雨量達149.9 mm(圖1c)，同日14-15時鶴壁科創中心小時雨量達120.5 mm(圖1d)。此次極端暴雨歷史罕見，不僅持續時間長、累計雨量大，而且范圍廣、落區重疊、強降水落點集中，導致洪澇災害嚴重。

圖1 2021年7月21日08時-22日08時豫北降水量分布(a)、最大小時雨量分布(b)、新鄉牧野鄉(c)及鶴壁科創中心(d)逐小時雨量演變

2 天氣背景和影響系統

此次豫北極端暴雨是由副熱帶高壓、大陸高壓、臺風“煙花”等多個系統共同造成的，東亞大氣環流異常協同作用是造成本次極端暴雨的直接原因。“七下八上”是豫北的主汛期，豫北處于副高邊緣，有利于不穩定能量聚集，臺風“煙花”和“查帕卡”送來了充沛的水汽。雖然“煙花”沒有登陸，但其北側和副熱帶高壓之間形成的東南氣流，持續將大量水汽從海上向河南中北部一帶輸送，水汽條件充沛，降水效率極高。

西太平洋副熱帶高壓和大陸高壓分別穩定維持在日本海和我國西北地區，阻擋了上游系統移動，導致西風帶低值系統在華北、黃淮地區穩定少動，長時間維持，形成豫北極端暴雨天氣。

7月21日08時至22日08時為鶴壁、新鄉、安陽特大暴雨出現時段。7月21日08時200 hPa，興縣、延安至漢中有一深厚低槽，河南處在槽前西南氣流里；500 hPa低渦中心位于陜西延安附近，700 hPa切變線東段伸展至河南省北部，這種深厚的天氣系統配置極其少見。河南省中北部處于中低層輻合、高層強輻散區，為極端暴雨形成提供了有利環流背景(圖2)。

太行山走向呈準南北向，北高南低，山勢東陡西緩，豫北地區處在太行山南段東側，海拔多在1000-1500 m。受深厚的東風急流及穩定的低渦切變影響，以及河南省太行山區特殊地形對偏東氣流的強輻合抬升效應，強降水區在豫北沿山地區穩定少動，地形迎風坡前降水增幅明顯，因此強降水中心主要分布在河南省西北部沿太行山東部地區(圖1a、b)。

3 地面加密資料分析

分析地面加密自動站資料發現有非常明顯的中尺度特征，地面中尺度氣旋、輻合中心和邊界層輻合線始終存在，降水的各個階段與地面中尺度氣旋、邊界層輻合線的演變階段相對應。20日10時在汝陽北部地面輻合中心形成，太行山東側為一致的東北風，河南中東部大部分地區轉為東南風。20日14時汝陽北部的地面輻合中心向東北移至鞏義南部后形成地面氣旋中心，且中心范圍擴大，北側東北風加強，新鄉南部至氣旋中心西北部的東北風加大且多站點風向趨于一致，有組織程度更加明顯。20日14-17時鄭州東部至汝陽北部地面輻合線維持，在輻合線上形成3個側向排列的地面氣旋中心，對鄭州至汝陽極端強降水的形成及落區預報有一定的指示意義。20日20時太行山東側東北風減弱，鶴壁轉為偏北風，21日10時豫北太行山東側有東北風和東南風輻合，出現持續性降水天氣，輻合線上不斷有弱的輻合中心生成，豫北出現階段性小時雨量大于20 mm的短時強降水。

21日10時開始,鶴壁科創中心、鞏義出現地面輻合中心，兩個輻合中心之間有明顯的地面輻合線，輻合線東側為一致的東南風(圖略)；14時(圖3a)鶴壁淇濱區、新鄉牧野區和滎陽北部出現地面輻合中心，16時(圖3b)伴隨地面氣旋的發展與之對應的邊界層輻合線更加明顯且呈準靜止狀態，移動非常緩慢，大的降水中心出現在地面輻合中心的右側，14-15時鶴壁科創中心小時雨量達120.5 mm；16-18時鶴壁淇濱區、新鄉牧野區至登封地面輻合線維持，北側為偏北風或東北風，南側為偏東風或東南風；18時輻合線略向東擺動，在新鄉東南部有地面輻合中心形成，20時(圖3c)新鄉牧野南部地面輻合中心加強，其北側有6站風速增大到6～8 m/s，強降水出現在輻合中心北側。地面輻合線北段略向東擺動，南段向西擺動，19-22時(圖3d)地面輻合中心不斷形成并維持，且連續出現在輻合線上。強降水雨帶與輻合線走向一致，多個小時雨強中心分布在輻合線冷區一側，且雨強中心距輻合中心約20～30 km，其中新鄉牧野鄉小時雨量達149.9 mm。22日00時鶴壁科創中心再次出現一致東南風，由于太行山地形抬升對降水的增幅作用，輻合線沿線出現階段性短時強降水。在此次過程中，地面輻合線為觸發條件，暴雨過程中的中小尺度特征與地面風場輻合密切相關。風場輻合區出現的時刻提前于強降水出現時刻，可根據地面加密風場輻合區位置及其移動推斷強降水落區。

準靜止地面輻合線起到了增強且穩定持久的觸發對流和加強暖濕氣流輻合抬升的作用。輻合線北側東北風、南側東南風加強，有利于氣旋形成和加強，地面氣旋和輻合線的形成、維持及地面氣旋的加強和減弱，與階段性強降水有很好的對應關系。經分析可知，暴雨區為兩股氣流的匯聚區，偏東氣流和東南氣流對應著暖氣流，而偏北氣流或東北氣流對應著冷氣流。地面風場輻合，并與中低層切變線疊加，加劇了垂直運動發展，從而造成局地強降水。

4 極端暴雨的環境場特征

一般降水的形成條件有3個:水汽、垂直運動和云滴增長。暴雨特別是大暴雨的形成，還必須滿足更多的條件，包括充分的水汽供應、強烈的上升運動和較長的持續時間。此次豫北極端暴雨天氣過程，與上述3個條件密不可分。

4.1 垂直速度和散度

垂直運動在天氣變化中有重要作用，與大氣中的凝結和降水過程有密切聯系。在上升過程中，大氣中不穩定能量，特別是凝結潛熱得以釋放，從而形成對流性天氣；垂直運動造成的水汽、熱量、動量等物理量的垂直輸送對天氣系統的發展有很明顯的反饋作用。

考慮到臺風外圍水汽輸送路徑為豫北最大過程降水量中心，沿37.0°N、110.0°E至33.5°N、120.0°E制作垂直剖面圖(圖4)。21日00時850 hPa垂直速度開始增大(圖略)，至04時，114.3°E上空從地面到200 hPa為整層的上升運動，并出現兩個中心：800 hPa上升運動中心的垂直速度達-4 Pa/s, 300 hPa上升運動中心的垂直速度達-7 Pa/s以上。隨著時間的推移，21日06時至15時900 hPa至400 hPa出現上升運動大值區(圖4a)，其中850 hPa至500 hPa上升運動中心的垂直速度達-7 Pa/s以上；21日18時至22日01時(圖4b)，700 hPa至450 hPa為上升運動大值區，強上升運動中心的垂直速度達-4 Pa/s以上。從中低層垂直速度場可知，豫北上空(圖中紅框區域)均處于強烈的垂直運動上升區。21日，豫北大部分地區出現特大暴雨，并出現最大小時雨強。垂直上升運動能帶來潛熱釋放，潛熱釋放與垂直運動的正反饋作用進一步促進強降水。從散度場可知，20日23時開始(圖略)，近地層出現強輻合中心，400 hPa以上出現輻散中心，輻合、輻散中心一直在112.5°E至115.0°E之間；21日06時以后，輻合、輻散區位于豫北上空，維持至15時(圖4c)，16-17時減弱，18時開始明顯增強，20-21時(圖4d)輻合、輻散中心均達最強，輻合區位于太行山及其東麓的豫北近地層至600 hPa，輻散區位于輻合區上空850 hPa至400 hPa。由于太行山的阻擋作用，山前氣流被強烈抬升，散度場分布形如燃燒的火焰，鶴壁科創中心站上空低層輻合中心達-10×10-5s-1以上，高層輻散中心達9×10-5s-1以上。

圖4 2021年7月21日07時(a、c)、20時(b、d)垂直速度(a、b)、水平散度(c、d)沿37.0°N、110.0°E至33.5°N、120.0°E的剖面圖圖中紅框區域為豫北；垂直速度單位：Pa/s,水平散度單位：10-5s-1

4.2 相當位溫

800 hPa以下相當位溫高能舌區從海上“煙花”外圍經安徽向豫北伸展，900 hPa以下相當位溫在348 K以上(圖略)，其中心值達356 K(趙玉春等[11]把348 K以上作為暖區暴雨發生的條件)，且在800 hPa以下相當位溫隨高度迅速降低，對流不穩定非常顯著。在高溫、高濕、高能的不穩定層結下，低層配合動力觸發條件，有利于大暴雨產生。陶詩言[12]指出，對持久的暴雨過程來說，低空暖濕的空氣流入很重要，在低空急流的左前方一方面引起水汽的輸送和輻合，另一方面也促進對流不穩定能量的再生。20日早晨開始，近地層偏東風急流持續加強，在臺風“煙花”外圍的北側，沿副高邊緣在800 hPa以下形成一條完整的伸向河南中北部的偏東風暖濕氣流輸送帶，850 hPa風速達16 m/s。低空急流帶來的暖濕氣流對對流有效位能釋放后又迅速增大有重要作用。這次的超低空急流帶來的水汽和能量輸送，是本次極端暴雨產生的主要原因之一。此次過程降水量最大的地區正處在能量鋒區的西側、高能舌的中心高值區附近。可以看出20日08-14時(圖5a、b)，鄭州一帶的高能舌開始建立，14-20時隨著臺風外圍東南氣流的加強，高能量區面積擴大，高能舌鋒區增強(圖5c)，鄭州附近出現強降水天氣。21日相當位溫的高能區從08時開始至14時有明顯加強(圖5d、e)，大值區也自西南向豫北推進，相當位溫354 K區域14時至20時在豫北維持(圖5e、f)，且最強時段的中心值在14時最大，達到366～372 K(圖5e)，豫北上空的高能舌區也同時增強，有利于特大暴雨的產生。

4.3 水汽條件

此次豫北極端暴雨水汽來源主要集中在對流層中低層(3000 m以下)。從這一高度層面的流場和水汽輸送看，有3條路徑：一是來自日本海一帶副熱帶高壓南側偏東風水汽通道；二是來自臺風“煙花”外圍，從西太平洋經華東伸至華北南部的東南水汽通道。三是來自“查帕卡”帶來的北印度洋的西南暖濕氣流伸向華北南部的西南水汽通道，3條水汽通道在河南中北部一帶匯合。通過分析發現，此次極端暴雨主要來自“煙花”外圍的水汽輸送，東南氣流遇太行山地形抬升導致了水汽冷凝致雨，加之山地地形促進了局地對流和短時強降雨對流云團發展，讓太行山東側成為此次豫北極端暴雨的中心。

4.3.1 水汽通量

在850 hPa水汽通量圖上(圖6a、b),可以分解出3個水汽通量大值中心，分別位于臺風“煙花”“查帕卡”和河南中西部附近，河南中西部的水汽通量達34 g·cm-1·hPa-1·s-1，與“煙花”云墻水汽通量相當。925 hPa水汽通量圖上，除3個中心外，可以看到從臺風“煙花”外圍直接輸送至河南中北部上空的水汽通道(圖6c、d)，與臺風云系強度相當的水汽通量在河南中北部地區維持并在太行山東麓輻合抬升，在山前造成極端暴雨。河南中北部先后出現2個水汽通量大值中心，鄭州、焦作、洛陽一帶的大值中心從20日09時維持至23時，鶴壁的大值中心從21日01時維持至22日08時，長達31 h。邊界層與臺風外圍打通的水汽通道在豫北地區上空形成極高的降水效率，而持續的強水汽輸送造成了極端強降水。

4.3.2 絕對濕度

空氣中的水汽含量用絕對濕度表示，它實際上就是水汽密度，也是大氣干濕程度的一種表示方式。

從相當位溫和絕對濕度剖面圖上可以看出(圖略)，19日08時開始,從海上到太行山東麓有一致的偏東風超低空急流，向豫北地區源源不斷地輸送水汽，絕對濕度在800 hPa以下均大于12 g/kg,900 hPa以下的均大于16 g/kg，像漲潮的海水一樣向太行山東麓一波又一波的輸送。20日14時至21日02時，在太行山東麓114°E-120°E出現水汽堆積增厚，800 hPa以下的絕對濕度均大于16 g/kg,21日14時至22日10時從地面至650 hPa絕對濕度均大于12 g/kg,并在太行山東側出現輻合抬升。在這個時間段內，鶴壁科創中心先后出現大于20 mm的長達14 h的短時強降水天氣，時間分別是21日14-20時、21日23時-22日00時、22日02-09時，其中21日14-15時出現小時雨量達120.5 mm的極端強降水；新鄉牧野鄉在21日19-22時連續3 h出現大于50 mm的短時強降水，其中19-21時連續2 h雨強大于100 mm/h，尤其是20-21時小時雨量達149.9 mm。近地層120°E為偏東風，117°E為東南風，116°E為東南偏南風，114.5°E處偏東氣流被山體抬升轉為南風，700 hPa為西南風，源源不斷的水汽隨著東南風在太行山東側匯集輻合翻卷凝結成云，導致持續性強降水。

4.3.3 整層可降水量

極端降水不僅發生在高低空、地面等多層系統相互配合的背景下，而且具有極高的整層可降水量、強低層水汽輻合等水汽條件。

強降水發生前，大氣整層可降水量高值舌區由臺風“煙花”和“查帕卡”中心相互聯通(圖7)，并由東海、南海伸向豫中北地區。19日11時至22日10時，河南中北部上空大氣整層可降水量一直維持在60 mm以上。其中，19日18時許昌附近的大氣整層可降水量達68 mm，20日06時再次達到68 mm，20日18-20時鄭州東南部地區的達70 mm，21日19時新鄉的達68 mm。這些時段的豫中北整層可降水量值幾乎與臺風云系的值相當。從整層可降水量演變來看，從19日至22日河南省中北部地區整層水汽非常充沛，有利于持續性強降水出現。

此次過程200 hPa高空槽從19日20時開始形成，20日08時加深發展，并一直維持至22日08時。這個階段500、700 hPa低渦維持，豫北上空一直處在槽前的上升運動區，近地層臺風外圍一致的東南風和偏東風暖濕氣流在太行山前匯合，受到地形的抬升作用，在豫北產生暴雨。暴雨的產生釋放凝結潛熱，再次加熱大氣，使地面輻合系統上空的氣溫增高，高空槽加深，該區域上升運動更加強烈。高空槽的加深和低空暖濕平流的正反饋作用，使河南省西北部地面的輻合線和輻合中心不斷生成和維持，利于暴雨的增強。

5 探空圖分析

從鄭州站探空圖可見(圖略)，豫北特大暴雨發生前,對流層300 hPa以下從19日20時至21日20時一直維持著深厚濕層，300 hPa以下的t-td均≤2 ℃，大部分時間t-td為0 ℃;21日08時對流有效位能CAPE值達606.1 J/kg，21日14時CAPE升至2600.3 J/kg，21日20時CAPE值高達3123.7 J/kg；從20日08時開始K指數一直維持在38 ℃以上，SI指數一直≤-0.3，同時豫北近地面露點溫度高達26 ℃，層結極不穩定，易觸發強對流。21日15-21時鶴壁科創中心、新鄉牧野鄉出現持續性強降水天氣，個別時段連續小時雨量>50 mm，最大小時雨量達149.9 mm。

6 地形對強降水極端性的影響

低層水汽的強輻合與地形關系密切，暴雨中地形的強迫作用明顯。孫繼松等[13]曾對北京2006-2013年發生的10次極端暴雨事件進行分析發現，地形對暖區暴雨作用明顯，強降水區域始終沿著北京燕山和太行山山脈山前地區。司福意等[14]在對豫北“7·9”特大暴雨的形成與極端性探析中指出,地形對強降水影響的主要體現：一是極強水汽輻合中心的形成和超長時間擺動維持，二是中等以上強上升運動的形成和持續。豫北地區位于太行山的東側，太行山迎風坡地形對臺風外圍東南暖濕氣流有著阻擋、抬升和匯聚作用。

從極端暴雨發生前對河南省中北部地區上空流場和垂直速度的診斷，可以明顯看到偏東氣流在太行山前強迫抬升，上升氣流區形成(圖4)。從垂直速度剖面圖(圖4a、b)可以看出,平原至山脈的過渡地帶上升運動明顯增強，垂直速度中心值達-7 pa/s以上。

本次極端暴雨過程豫北地區最大小時雨量≥50 mm的站點大部分位于太行山東側迎風坡的30到50 km范圍(圖1b)。水汽不斷向太行山東麓積聚，氣流沿山體上坡，山脈對氣流的機械阻礙，強迫氣流抬升，對降水有促進作用。東南風、偏東風在迎風坡上輻合，強降水中心與地形強迫抬升區關系密切。由于此次水汽主要來源于東南氣流、偏東氣流、西南氣流，因此豫北地區太行山東側較遠地區降水明顯偏小。

從散度分布情況可知(圖4c、d)，7月20日開始中低層相鄰的輻合和輻散氣流區同時存在，21日00時開始中低層輻合區沿山脈坡度出現傾斜，并維持到22日12時。低層輻合上升、高層輻散下沉，鶴壁上空850-650 hPa左側為輻合區、右側為輻散區，對流層中層存在閉合環流，表明太行山對偏東氣流的輻合抬升作用持續存在并較為明顯。22日00-10時，地面輻合系統趨于不明顯，但鶴壁科創中心仍出現8個時次的短時強降水，最大小時雨量達67.4 mm，說明強降水后期地面無明顯輻合系統后，地形抬升起主要作用，為強對流系統長時間維持提供了有力支撐。

7 臺風的遠距離作用

臺風是造成我國特大暴雨的主要天氣系統之一，很多強烈的持續性暴雨都與臺風有關[15-19]。陳聯壽[15]指出,在我國不少著名的特大暴雨中都有臺風的間接作用，例如1963年8月上旬海河流域特大暴雨，1975年8月上旬淮河流域特大暴雨，1958年7月中旬黃河中游特大暴雨等。隨著觀測事實的增多，許多氣象學者在臺風遠距離暴雨方面的研究取得了很大的進展。大量觀測事實和研究結果表明，臺風遠距離暴雨是臺風與其相鄰的中緯度系統相互作用的結果。丁一匯等[21]在研究1980年以前的華北暴雨中指出，華北強的暴雨大部分出現在2個或2個以上天氣系統的相互作用或相互疊加的情況下，高空冷渦與臺風相互作用是其中主要的形式之一。

“21·7”暴雨期間，臺風“煙花”和“查帕卡”與副熱帶高壓、大陸高壓相互作用，使大氣環流形勢向著有利于遠距離暴雨的形勢調整，并使大氣環流形勢穩定。500 hPa陜西和山西中部交接帶低渦維持，豫北處在西南和偏東氣流的輻合交匯處，近地層輻合抬升明顯，同時臺風也為“21·7”豫北極端暴雨過程輸送了充沛的水汽。位于廣東西部近海的臺風“查帕卡”助推了來自北印度洋的西南季風，使其向北來到中原大地。而位于琉球群島東南一帶的“煙花”助推熱帶西太平洋東風進入豫中及豫北地區。叢春華等[20]的研究表明,臺風遠距離暴雨能否產生的關鍵因素在于熱帶氣旋東側環流能否將水汽輸送到中緯度槽前?！盁熁ā北眰群透睙釒Ц邏耗蟼刃纬善珫|氣流，持續向河南中北部輸送，且形成偏東風低空急流，大量水汽從海上向河南中北部一帶匯集，形成了充沛的水汽條件。正是這支低空急流向暴雨區輸送了暖濕不穩定能量和水汽，使來自暖洋面的暖濕空氣在暴雨區輻合和累積，致使低層增溫增濕，進而使暴雨區大氣的層結狀態向不穩定層結發展，降水效率極高。

8 結 論

2021年7月17日至23日豫北地區出現歷史罕見的極端特大暴雨，本次過程持續時間長、累積雨量大、降雨范圍廣、短時雨量極強、極端性突出。通過分析得出以下結論：

(1)副熱帶高壓、大陸高壓、臺風、低渦等多個系統共同作用，為豫北極端暴雨形成提供了有利的背景條件。

(2)暴雨過程中的中小尺度特征與地面風場輻合密切相關。地面中尺度氣旋、輻合中心和邊界層輻合線始終存在，其形成、維持及地面中尺度氣旋的加強和減弱，與階段性強降水有很好的對應關系。風場輻合區出現的時刻提前于強降水出現時刻，可根據地面加密風場輻合區位置及其移動推斷強降水落區。

(3)豫北特大暴雨發生前對流層300 hPa以下一直維持著深厚的高溫、高濕層結。河南省中北部處于中低層輻合、高層強輻散區，垂直上升運動強烈，其造成的水汽、熱量、動量等物理量的垂直輸送，促進天氣系統發展。

(4)800 hPa以下相當位溫高能舌區向豫北伸展，近地層偏東風急流持續加強，形成一條完整的偏東風氣流輸送帶，是本次極端暴雨產生的主要原因之一。

(5)此次豫北極端暴雨水汽來源主要有3條路徑，其中“煙花”外圍的水汽輸送貢獻最大。絕對濕度在800 hPa以下的均大于12 g/kg，900 hPa以下的均大于16 g/kg，絕對濕度厚度的增加、極高的整層可降水量和邊界層與臺風外圍打通的水汽通道，在豫北地區上空形成極高的降水效率，配合持續的強水汽輸送造成了極端強降水。

(6)豫北地處太行山東麓，山脈對氣流的機械阻礙，地形強迫抬升作用使中層出現閉合環流，造成強降水系統長時間維持。山脈對降水有明顯的增幅作用，強降水區域出現在太行山東麓30到50 km范圍，小時雨強中心出現在太行山東側迎風坡的前部。

(7)臺風的遠距離作用造成有利于極端暴雨產生的天氣背景，同時其帶來的水汽和暖濕不穩定能量從海上向河南中北部一帶匯集，使暴雨區大氣的層結極不穩定。