2021年7月17-23日，河南遭遇了历史罕见的特大暴雨。郑州大部分地区累计雨量超过400mm，局部地区超过600mm。尤其是在7月20日16-17时，郑州国家气象站测得201.9mm的小时极端雨强，打破了中国大陆小时降雨量记录。在国家自然科学基金等项目的资助下，中国科学院大气物理研究所平凡研究员及合作者紧密合作，利用WRF数值模式，模拟和再现此次极端暴雨过程，并从降水效率角度分析了极端雨强形成的原因。该研究对于理解极端降水发生机理，揭示极端雨强形成中的高降水效率转化具有重要的学术价值。Advances in Atmospheric Sciences 在线发表了这项研究。

　　1. 大尺度降水效率和云微物理降水效率

　　实际大气中的降水主要由两个过程组成：首先是大尺度水汽输送、辐合到凝、冻结产生云；其次是由云产生降水。针对这两个过程，学者提出了大尺度降水效率（LSPE）和云微物理降水效率（CMPE）的概念，分别定义为地面降水率与地面蒸发和辐合的水汽总量之比，以及地面降水率与水汽凝结率和凝华率之和的比。降水效率将地面降水、云微物理过程以及大尺度水汽辐合连接在一起，是研究降水过程的一个重要的物理参数。下图是风暴不同发展阶段降水效率演变的示意图。

降水效率（E）随着风暴演变而变化的示意图（图片来源：Patrick和Allen 2003年发表在Weather and Forecasting上的文章Precipitation Efficiency of Warm-Season Midwestern Mesoscale Convective Systems）

　　2.“21.7”郑州极端暴雨的降水效率

　　中国科学院大气物理研究所平凡研究员团队及合作者发现，受台风烟花和副高影响，强劲的低空东南气流将大量水汽源源不断输送至河南地区，同时台风查帕卡的偏南气流也向河南输送水汽，两股水汽输送通道受太行山和伏牛山的阻挡，在郑州形成强烈的水汽辐合中心，这是导致郑州暴雨LSPE较大的原因。在云微物理过程方面，强降水阶段水汽主要转化成云水和冰相粒子，并通过雨水收集云水和霰融化转化成雨水。同时郑州对流层中高层存在干冷空气侵入，干侵入导致对流层顶的高位涡区下传，使降水区对流不稳定性增强，同时干冷空气侵入导致水汽过饱和凝结，雨水收集云水效率提高，促进了极端雨强的发生。

“21.7”郑州暴雨极端雨强发生前（a）和发生时（b）概念模型（图片来源：作者提供） 

　　在未来工作中，可以考虑利用更多、更精细的观测资料进行分析，比如通过偏振雷达观测反演和诊断极端降水过程中水凝物分布和关键云微物理过程。同时需要研究更多的极端降水个例，验证本研究得出的结论。 

　　参考文献：

　　Yin, L., F. Ping, J. H. Mao, and S. G. Jin, 2022: Analysis on precipitation efficiency of the “21.7 ” Henan extremely heavy rainfall event. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-022-2054-x Or http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-022-2054-x