1975年8月5—7日在河南南部淮河上游发生了一次历史上罕见的特大暴雨。这次特大暴雨是由一个深入内陆、在河南移动受阻停滞、持续不消的台风(7503号)在山区迎风面产生的。暴雨中心最大过程雨量(8月4—8日)达1631 mm，其中1和6 h降水量创中国历史最高纪录。由于暴雨雨量大，降水猛、集中，造成了严重水灾，导致严重的人员伤亡和经济损失(丁一汇等，1978)，死亡人数超过2.6万，直接经济损失近百亿元。

这次特大暴雨引起中国气象部门和水文部门的高度重视。暴雨发生后不久，在北京、南京和郑州三地组织了大规模(26个单位，208人)的分析和研究(董克勤等，1976；丁士晟，1976)，从天气动力学、诊断和预报3个方面进行了广泛而深入的研究(“75.8”暴雨研究组，1977；“75.8”暴雨会战北京研究组，1979)，从1976年1月10日到6月底历时半年之久。南京研究组负责“75.8”特大暴雨的成因分析，北京研究组负责诊断和动力学分析，郑州研究组负责华北台风暴雨的预报研究。通过3个研究组的集中研究，至少在5个方面取得了重要进展：(1)对暴雨的雨情有了全面的了解，尤其是特大暴雨的分布与时段(从1 h到3 d)以及过程最大降水量(丁一汇等，1978；“75.8”暴雨会战组，1977)。(2)认识到稳定的东西风环流形势和赤道辐合带北上以及极为有利的天气尺度系统配置(如阻塞高压迅速发展并阻挡台风转向等)所形成的大暴雨发生条件都接近最为有利的程度，并通过不同天气尺度系统的相互作用过程得以持续维持(陶诗言等，1980；“75.8”暴雨会战北京组，1979；谢义炳等，1978)。(3)根据对暴雨区的中尺度分析，揭示了极为罕见的雨强与中尺度雨团和强对流活动的频繁发生的关系及其与地形的密切联系，而中尺度雨团又是中尺度气流辐合带或气旋性涡旋的产物。通过这些研究，中国的气象工作者更明确地认识到中尺度分析和研究在预报暴雨中的关键作用。因而“75.8”特大暴雨的研究大大推动了中国暴雨中尺度研究的进展(陶诗言等，1979；丁一汇，1994)。(4)揭示了不同尺度的地形对暴雨强度的增幅作用；也发现了这次暴雨过程中地形与对流 云和层云具有明显的相互作用，这是暴雨明显加强的一个因素。从而强调地形在降水微物理过程中的重要性(丁一汇，1978；Takeda，1977)。(5)根据“75.8”特大暴雨发生的天气与物理条件的研究结果，提出了北方暴雨尤其是深入内陆的台风暴雨预报的新方法——落区法。该方法一经提出，不少气象台和气象部门即采用该法预报暴雨的位置或落点、落时(陶诗言等，1980)。该方法结合后来数值预报产品的应用，发展成短时或临近预报(3—6 h)的主要方法之一。并且“75.8”特大暴雨的发生也促进和催生了暴雨数值预报模式和动力统计预报的诞生(陶诗言等，1980；周晓平，1980；赵思雄等，1984)。

总之，“75.8”河南特大暴雨的发生是中国历史上重大的灾害性事件。由于它带来的极其严重的灾害不但引起了中国政府和有关部门的重视，取得十分宝贵的防灾、减灾的经验和教训，而且也引起了中外气象和水文学术界的重视与关注(周晓平1979年访美报告和同年美国气象学会报导)。通过对这个极端暴雨事件的研究，大大推动了中国暴雨及其水文气象研究和业务的发展。自“75.8”特大暴雨发生后的近40年间，学者们对它的研究、反思与总结从不同方面仍在不断进行和深入(陈联寿，1977；赵思雄等，1984；严守序，1987；Tao et al，1981；子荷，2005; 王国安，2006；Ding et al，1982；丁一汇等，2009)。2 “75.8”特大暴雨的雨情和极值

河南“75.8”特大暴雨由深入内陆后停滞少动、强度维持不消的7503号台风造成。暴雨主要历时5 d(1975年8月4—8日)，暴雨区位于河南南部，淮河上游的丘陵地区，8月5—7日3 d最大降水量达1605 mm(图 1)。

由图 1可见，最强的雨带呈西北—东南走向，位于伏牛山东麓的迎风面，其范围是120 km长，50 km 宽。这次暴雨的特点是：持续时间长，雨量大，范围集中和雨强特别大，造成了空前严重的特大洪水。结果导致了该区两个中型水库——板桥水库和石漫滩水库以及50多个小型水库垮坝。板桥水库和石漫滩水库垮坝时最大流量分别为78100和30000 m³/s，水头高达数米到10—20 m的洪流以排山倒海之势直奔下游，跨过京汉铁路，直泻入宿鸭湖等地。使板桥以下沿洪汝河与沙颖河两岸的广大地区几乎被一扫而光。河南省受灾人口达1100万，安徽省受灾人口458万，京汉铁路中断18 d(王国安，2006；丁一汇等，2009)，死亡人数约26000人。与中国过去75年(1931—2006年)主要暴雨过程和事件相比(丁一汇等，2009)，其降雨强度、范围集中度与突发性都为历史少见。表 1给出了此次暴雨不同时段的最大降水强度或降雨总量。由表 1可见，这场暴雨强度或总降水量都是空前的。初步估计，至少是400年一遇(Tao et al，1981)，后来估计为600年一遇(王有振，2005)。其中，林庄站1、3、6、12 h降雨量均为中国最大记录；1、2和3 d雨量均为中国大陆实测最大记录，其中6 h雨量已达世界最大记录(丁一汇等，2009)。8月4—8日超过400 mm的降雨面积大于19410 km²，大于200 mm的降雨面积大于44000 km²。如此大面积强降雨影响的范围也是极为少见的。

图 1 1975年8月5—7日雨量分布(单位：mm，等值线间隔200 mm;丁一汇等，1978)Fig. 1 Distribution of the accumulated rainfall amount(mm)during 5-7 August 1974(Contour internal is 200 mm; Ding et al，1978)

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对于“75.8”特大暴雨的雨强引起了不少研究者的关注，尤其是板桥1 h的雨量达189.5 mm，超过了1973年5月27日广东台上苗圃记录到的177 mm/h。其中有两个问题：这个降水记录是否可靠？如果可靠，是什么原因造成了如此强的降雨？“75.8”暴雨研究组试图从多侧面回答这个问题。研究表明，1—6 h的极端雨强均发生在泌阳林庄的8月7日18时(北京时，下同)—8日00时，即在板桥水库垮坝之前不久。地点都在板桥水库附近。由于整个特大暴雨过程降水总量的50%—80%集中在最后6 h，因而8月7日的1、3、6 h的雨强记录十分重要。表 1给出的雨强是根据泌阳县林庄的水文站记录得到。在河南特大暴雨发生后不久，研究组收集了暴雨区的所有可能得到的气象和水文观测资料。南京研究组对这些资料进行了详细的比较和分析。根据8月7日20时板桥水库附近气象站观测资料，1 h最大降水量为12.5 mm，远低于同时由水文站测到的189.5 mm/h的雨强。在7日21—22时，水文站记录的7日20时的最大雨强为99.7 mm/h，因而在之后1 h雨强迅猛地增加到2倍之多。“75.8”暴雨研究组把这个导致最后水库垮坝的水文值取作1 h雨强的极值，应该说是合理的。对于其中的直接原因，目前仍无法完全说清楚，只是从不同的分析和估算对其可能发生的原因做了多方面的探讨与解释。例如，根据王兴荣等(2007)的计算，8月7日20时雨强估算为75.0—95.8 mm/h。这已很接近同时刻99.7 mm/h的水文观测雨强。这个工作也间接证明了在8月7日20 时之后的1—2 h内有可能迅速增大到189.5 mm/h。一个推测是在这之后1 h，应伴有强烈的积雨云或对流云团快速发展。这点部分可由收集到的当时的云观测证实(丁一汇等，1978)，因而189.5 mm/h的雨强是有可能发生的。

另一个得到关注的研究是河南省水文资源局王有振(2005)的文章，他从水文的角度对3、4、6 h 极大雨强做了进一步肯定，并指出6 h最大雨量达830 mm，这比过去的值(表 1)685.4 mm要大得多。由此他指出，6 h雨量已接近世界最大暴雨记录的外包线(987.5 mm)；最大雨强平均值约为1270 mm/(6 h)(陶诗言等，1980)。由于王有振(2005)并未给出估算方法，目前还无法确证这个接 近世界记录的6 h雨强值是否正确，但根据垮坝前后洪峰和洪水流量的急剧变化推断，这6 h的极强降水是有可能发生的(王有振，2005；王国安，2006)。虽然对于6 h雨量现在还无法确定是应以何者为准，但无论哪一个值都比气象站7日20时的观测值75 mm/(6 h)大得多。另外，“75.8”暴雨会战北京组(1979)的动力诊断分析也表明，7日20时垂直速度和水汽都达到了最大值。虽然所能产生的降水量仍只有46 mm/(6 h)(由于是网格平均值)，不但远小于水文站观测记录，也小于气象站观测记录，但也间接支持了8月7日20时是气象观测的降水最大值，在时间上很接近之后1—2小时出现的1 h雨强极值。3 “75.8”特大暴雨发生的原因

“75.8”特大暴雨由3场暴雨组成，持续达3 d之久，并且每场暴雨都非常强烈，尤其是第3场暴雨；强暴雨发生区也十分集中，稳定地位于伏牛山迎风面的板桥和石漫滩水库所在的狭长地区。这些特点都是中国历次大暴雨所不能同时具备的(陶诗言等，1980)。这场极强且持久的大暴雨的发生必须考虑在特定环流形势和天气系统影响下的各种暴雨发生条件在时间和空间上如何配合得最为有利。“75.8”特大暴雨实际上就是在这些条件配合最有利的情况下发生的。由于在“75.8”暴雨期，对流活动异常频繁和强烈，主要由一些不断发生的积雨云和积雨云群组成，因而解释这场大暴雨发生的关键问题是说明强烈对流活动如何会连续发生。要造成持续的强对流，低层应有强烈的水汽辐合、持续的强上升运动、位势不稳定层结不断重建以及有利的地形条件(丁一汇等，1978)。要形成上述有利的暴雨发生条件，首先必须具有不同天气尺度系统的相互作用，而要使这些不同天气系统能够相互作用，又必须具备使它们能够在一定地区、一定时间内集中的机制或行星尺度环流背景。“75.8”特大暴雨的研究揭示出，“75.8”特大暴雨的发生是多尺度环流与天气系统相互作用的产物(图 2)。

图 2 “75.8”暴雨中4种尺度相互作用的示意(丁一汇等，1978)Fig. 2 Schematic illustration of the interaction among weather systems at four different scales during the “75.8” rainstorm(Ding et al，1978)

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在“75.8”特大暴雨中存在着4种环流和天气系统(行星尺度、天气尺度、中尺度和小尺度)的相互作用(丁一汇等，2014)，通过这种相互作用，对“75.8”特大暴雨的发生产生了4个方面的作用：(1)“75.8”特大暴雨发生前不久，行星尺度环流发生了迅速的调整。由于上游频散效应，导致80°E和135°E处西风带分别建立长波槽，同时使贝加尔湖东侧的长波脊发展，并形成稳定的阻塞高压。这个长波脊的发展对登陆后向西北行的7503号台风转向东北起着关键的阻挡作用(图 3)。它一方面使西风槽东移受阻并减弱，从而不能引导台风北上转向；另一方面使得在中国东部大陆迅速地建立起一个高压单体，阻挡了台风北上的去路。后来从河西移来的小高压和东部高压形成高压坝，使台风完全受阻，最终导致台风在河南南部停滞和徘徊长达20多小时(“75.8”暴雨会战组，1977a)。这种大形势的调整时间正好与台风移入内陆的时间相合，一般并不常见，在预报中往往不易掌握。这种稳定的阻塞形势在以后2周内持续少变，不但对7503号台风路径有重要影响，对其后的7504号台风也产生了类似的影响。7504号台风在安徽东部受阻南折打转，在该区产生了809 mm的总降水量。日降水量和3 d降水量分别为539和809 mm，也达到了历史上的高值(陶诗言等，1980)。(2)台风登陆后，3—4 d强度不变，甚至略增强，该台风在河南造成了3 d的特大暴雨之后，又向西南移动到湖北省，在都镇湾造成了629 mm的总降水量。其原因是由于：北方中低层南下的弱冷空气作用不但不能破坏台风的暖心结构，而且增加斜压性和抬升，有助于台风强度维持或再生；供应台风的水汽来源在登陆后并未中断，源源不断的水汽供应使登陆后数日的台风仍能维持相当的强度。台风研究表明(陈联寿等，1979)，登陆后台风的减弱或消失主要是来自海上的水汽通道被切断。(3)各种天气尺度系统的有利配置及其强烈的相互作用为暴雨提供了深厚的湿对流条件，强上升运动触发中尺度天气系统的生成与发展，使上升运动、水汽供应和位势不稳定都极为强盛。“75.8”暴雨研究组(1977)的详细分析表明，每一场暴雨过程都是各种天气系统相互作用的结果，既有热带和中纬度天气系统的相互作用，又有高、低空系统的相互作用，还有不同尺度天气系统相互作用，结果造成了3场持续时间较长的强暴雨(图 4；该图是以8月7日大暴雨为例，说明3场大暴雨都是由很复杂的多尺度、多系统相互作用造成的)。(4)形成了持续的强水汽通道，为暴雨区提供了源源不断的水汽来源。许多研究(暴雨研究组，1977；“75.8”暴雨会战北京研究组，1977；丁一汇等，1978，2009)指出，“75.8”特大暴雨能够在3 d维持如此强的降水，直接原因之一是建立了持续而强烈的水汽通道，这个通道是由集中的低空偏东和偏南气流形成的。图 5是1975年8月5—7日850 hPa风场分布，可以看到一支很强的东南气流。实际上，8月5—6日以偏南气流为主，8月7日只有偏东气流，8月5—7日平均图上为东南气流。但无论是偏南或偏东急流都从热带西太平洋直接流向暴雨区，甚至到达高纬度的贝加尔湖地区，它们都达到 了低空急流的强度(大于12 m/s)。7日的偏东急流最大风速常在20 m/s 左右。这支来自东面东海和黄海的水汽通道的维持是造成持续性大暴雨的重要条件(最大输送高度在500—1000 m)。在暴雨区上游，地面露点都在20℃以上，比湿在20—21 g/kg，850 hPa 比湿达14—15 g/kg，远远超出一般暴雨发生时的湿度。因而，这支高速的含水量极大的水汽输送带在暴雨区的山区迎风面 造成了极强的水汽通量辐合(图 6)。最大值位于低层，其中850 hPa 层最强，达到14.2×10^-7g/(cm²· hPa·s)。这种强烈的水汽辐合对整个暴雨特别是8月7日最强暴雨的发生起重要作用。台风的暴雨和环流也就是依靠这条强而稳定的水汽通道得以维持的。水汽通道的形成与强盛而不断北推的热带辐合区有关。在热带辐合区中常有几个台风或热带低压并存，当西面的一个台风已在陆上时，后一个低压使深厚的湿层通过其与北侧副热带高压形成的偏东急流继续把水汽和能量输入台风环流。这种水汽通道在中国北方的大暴雨中都存在(丁一汇等，2014)。它反映了中国北方大暴雨时期中低纬度环流的相互作用，实际上它是一种来自低纬度的暖湿的季风水汽输送带。近年来国际上提出了“大气河”的概念，也是指源自热带或副热带海洋的水汽通道，它可以在大气低层集中地把海洋蒸发的水汽像河流一样输送到大陆地区源源不断地供应干旱区(如美国加利福尼亚地区)降水或暴雨(Witze，2015)。

图 3 1975年8月7日20时500 hPa 天气形势和7503号台风(Nina)路径 (丁一汇等，1978；陶诗言等，1980)Fig. 3 The weather chart at 500 hPa over China at 20:00 BT 7 August 1975 and the moving path of Typhoon Nina(No. 7503) (Ding et al，1978; Tao et al，1980)

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图 4 1975年8月7日大暴雨期间各种天气与动力相互作用过程反馈作用流程(“75.8”暴雨会战组，1977a)Fig. 4 Flow chart of the interaction among various synoptic-scale and mesoscale dynamic processes on 7 August 1975("75.8" Rainstorm Special Research Team，1977a)

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图 5 1975年8月5—7日河南特大暴雨时期850 hPa 风场(矢量)和风速(等值线)分布(单位：m/s) (粗实线为高于1500 m地形；丁一汇等，2009)Fig. 5 Distribution of 850 hPa wind vector and wind speed(m/s)during 5-7 August 1975 (The thick solid line indicates topography higher than 1500 m；Ding et al，2009)

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图 6 1975年8月7日20时暴雨区水汽输送( V q)和水汽输送通量散度( ∇· V q)的垂直分布 (8月5日20时的相应值也在图中给出，单位分别给出在图中；丁一汇等，1978)Fig. 6 Vertical profiles of water vapor transport( V q) and water vapor flux convergence( ∇· V q)averaged over the rainstorm area at 20:00 BT 7 August 1975 (Profiles at 20:00 BT 5 August 1975 are also given; Ding et al，1978)

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在“75.8”特大暴雨之前，中国对暴雨的研究与预报主要偏重于天气分析，重点是环流形势和直接产生暴雨的天气尺度系统与暴雨发生的条件。另外，对暴雨的数值预报模式也缺乏研究。因而对于暴雨发生的热力和动力过程及其机理缺乏深入的认识，暴雨的预报基本上停留在统计预报方法上。“75.8”特大暴雨的发生以及漏报对中国当时的研究和预报提出了警示与挑战：为什么会产生如此强烈的暴雨？这种类型的暴雨能否提前预报出来？“75.8”特大暴雨的研究对于上述问题的回答首先跨出了一大步，当时“75.8”特大暴雨研究领导组积极组织研究能力很强的相关研究队伍，建立了北京研究组，对这次暴雨专门进行动力诊断(谢义炳等，1978；“75.8”暴雨会战北京组，1979)，同时开始了对这次特大暴雨的数值试验和预报的探索(陶诗言等1980；赵思雄等，1984)。这大大推动了以后中国暴雨研究和数值预报的发展(丁一汇，1994；谭燕等，2008；孙淑清等，2007)，并且，也以此为契机促进了“七五”和“八五”期间暴雨重大攻关项目与相关试验的实施。

“75.8”暴雨会战北京组(1979)用比较完全的ω方程计算了暴雨期间大范围垂直运动场，定量确定了在暴雨不同阶段6种物理因子或过程的作用，包括地形与摩擦(ω₁)、散度的作用(ω₂)、涡度平流随高度的变化(ω₃)、变形场作用(ω₄)、温度平流的拉普拉斯(ω₅)和潜热项(ω₆)。该组利用实测资料对ω方程中上述各项计算结果表明，暴雨最强的8月7日20时在河南省具有最强的上升运动中心。据此计算的网格平均降水量为46 mm/(6 h)，是整个计算时段的最强降水，这个时刻，河南暴雨中心气象记录的实测降水为75 mm/(6 h)。一般网格平均降水量要小于观测到的点降水量，诊断计算得到的这样强的降水反映了实际降水有可能是非常强的。丁一汇等(1978)用调整的运动学方法计算了暴雨的垂直运动，得到在暴雨区深厚的气层内出现强上升运动，四周为下沉运动区。7日20时垂直速度在500 hPa达到24.5 cm/s，它与最强暴雨地点和时间也非常吻合。

另外，比较6种强迫物理因子的相对作用得到，潜热作用是第一位的，其次是温度平流。在低层，地形与摩擦也是重要的，而其他各项的作用较小。因而潜热释放是导致上升运动的最重要的物理过程。这个结果也说明暴雨反馈作用的重要性。通过潜热的反馈作用，可以改变暴雨区的温度场和流场，丁一汇等(1978)详细研究了这种反馈作用，指出在暴雨区上空出现升温和暖心。高空升温又使高层形成明显的辐散气流和负涡度，并在250—200 hPa层中发展出一个单独的反气旋环流(图 7)。随着高空暖区出现在暴雨区以北，水平温度梯度增大，根据热成风关系，高空风加强。这支强西南风加速雨区的高空流出以及把暴雨和其周围高空多余热量带走，增强暴雨区层结的位势不稳定和暴雨的垂直环流，从而使暴雨长期维持。“75.8”特大暴雨的强烈反馈作用也是其他大暴雨分析中所不多见的，正是这种反馈作用维持了“75.8”特大暴雨的持久和强烈的特征。

图 7 1975年8月7日200 hPa流场分析(阴影区：暴雨区；图中也给出了徐州、济南、郑州、南阳和阜阳8月4—7日20时200 hPa风矢量变化，它们表现出不同程度的顺转变化；丁一汇等，1978)Fig. 7 Distribution of the 200 hPa streamlines on 7 August 1975(Shading denotes the heavy rainfall area; changes of 200 hPa wind vectors at 20:00 BT Beijing local time at stations of Xuzhou，Jinan，Zhengzhou，Nanyang，and Fuyang，showing clockwise turning of the wind direction from 4 to 7 August 1975，are also plotted; Ding et al，1978)

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根据水汽通量的诊断，在整个暴雨期间，总水汽量的95%是从暴雨区东边输送来的，这如前所述，是偏东低空急流输送的结果。计算还表明，几乎全部水汽都是由低空(1000—850 hPa)输入暴雨区的。500、700、850 hPa 水汽输送量之比为1:2:4，水汽通量散度(，单位：g/(hPa·cm²·s))诊断结果表明，7日20时以前水汽通量辐合逐日增强，在暴雨最强的时刻(7日20时)，低层水汽的辐合达到了整个时期的最大值。在“75.8”暴雨期间，对流活动异常活跃和强烈(“75.8”暴雨会战组，1977b)。根据位势不稳定(∇θ_se⁶⁰⁰₁₀₀₀)的计算，在暴雨区及其上风方存在着明显的位势不稳定区，最大中心位于暴雨区的上风方。天气尺度系统的持续相互作用(如高压西侧偏北冷空气位于中低层偏东和偏南暖湿急流之上)，不但形成暴雨区及其上风方位势不稳定区，而且使它们能在释放之后不断重建，以维持频繁的对流活动。诊断分析表明(“75.8”暴雨会战北京组，1979)，暴雨区3次强降水过程与冷暖空气活动密切相关，几乎每一次都表现出暴雨西侧冷平流和东侧暖平流的同时加强。

暴雨数值预报是一个比较困难的问题，这主要由于暴雨是由中小尺度天气系统造成的，它具有强的垂直运动、水汽辐合和位势不稳定，必须用高水平分辨率、具有合理积云参数化方案的数值模式与由稠密中尺度观测网获得的初始资料才能做出暴雨预报，但这个条件在“75.8”特大暴雨之前的中国并不具备，所以当时的暴雨预报主要是经验和定性的，并且主要针对天气尺度降水预报。因而“75.8”特大暴雨的漏报也是可以理解的，这超出了中国气象部门当时所具有的暴雨数值预报能力，但这个教训大大促进和加速了中国暴雨预报的发展步伐。“75.8”特大暴雨之后，陶诗言等(1980)与赵思雄等(1984)开始构建暴雨数值预报模式，并对“75.8”特大暴雨用一个细网格的多层原始方程模式进行了数值试验，强调了初始风场对于暴雨的发生具有相当大的影响。他们指出，要想得到较好的预报结果，应设法用实测风而不是大尺度天气预报常用的地转风。这样在初值中可保留较大的辐合，并使计算不致发生不稳定或出现计算的紊乱现象。因而获得尽可能稠密的风场资料就成为暴雨数值预报所必须解决的特殊问题，这为后来“七五”期间建立的4个中尺度观测网提供了一定依据。蔡则怡等(1997)利用LASG-η模式对这次暴雨过程进行了数值模拟，模拟的降水量为实际雨量中心的34%—40%。后来，谭燕等(2008)用GRAPES中尺度有限区模式对“75.8”特大暴雨进行了集合预报试验，结果表明，简单的集合平均在一定程度上能改善降水强度，与高分辨率数值模式预报结果相比，暴雨中心降水量提高了20%—30%。试验也表明，对流参数化方案中一些经验性参数的调整(如温度、云半径、夹卷率、对流有效位能释放时间、湍流动能)对降水强度的改善很明显。上述这些结果代表了中国气象工作者试图用数值预报模式预报这次特大暴雨的初步努力。虽然只取得了部分成功，但也说明，用数值预报方法预报暴雨在科学上是有前途的。

“75.8”暴雨的发生和研究成果也极大地引起中国各级气象部门对暴雨研究和预报的重视，纷纷组织了专门的暴雨研究协作组(如华北、长江中下游、华南前汛期等)，开展了数次规模较大的野外观测试验(如华南前汛期暴雨试验(黄士松等，1986)，华东梅雨期中尺度试验(张丙辰等，1996))。在“七五”期间(1986—1990年)通过国家攻关项目还建立了京、津、冀，长江三角洲，长江中游，珠江三角洲等4个中尺度系统研究基地，研究工作的重点从天气尺度转向了中尺度系统。在降水业务预报上，中国中央气象台研制和运行了全国性的区域降水数值预报模式(LAFS)，中国科学院大气物理研究所与武汉暴雨研究所开发了有限区域暴雨模式，并投入业务运行。同时不少台站还研制和发展了暴雨诊断方法与专家预报系统，使暴雨预报向客观定量化方向转变(邹竞蒙，1992)，从而使暴雨研究和预报上了一个新台阶。1991年江淮特大暴雨的发生对中国的暴雨研究与预报又提出了新的挑战(丁一汇，1993)，必须使暴雨的监测技术和系统以及资料收集传输进一步现代化，研制更准确的客观定量的暴雨预 报方法与系统，并尽可能延长其预报时效。此外，还需研究暴雨成灾的原因、评估方法和防灾对策。1998年夏，发生了长江全流域的特大暴雨与洪水，由于有了前两次特大暴雨的经验和教训，以及前期近20年的暴雨研究和业务发展，对1998年特大暴雨的天气和气候预测是比较成功的(中国国家气候中心，1998)，这大大减少了人员伤亡和经济损失。同时也又一次促进了暴雨研究和业务预报的发展(陶诗言等，2001；孙淑清等，2007)。由上可见，“75.8”特大暴雨以及随后1991和1998年特大暴雨的发生和研究在推动中国暴雨研究和预报业务发展中起到了十分重大的作用。5 系统的暴雨中尺度分析

中国的中尺度天气分析始于20世纪60年代初，在这以后到“75.8”暴雨发生的十多年间，由于认识的不足和观测技术上的落后，中尺度气象的研究进展较为缓慢。在“75.8”特大暴雨发生之后，气象界认识到，仅靠大尺度和天气尺度观测网与常规观测手段是难以准确监测暴雨的生消与强度的。例如当时普遍测到的1 h几十毫米的雨强是不能由高低压等这类天气尺度系统所能解释的，它们实际上是由暴雨中的中尺度天气系统直接造成。所以必须尽可能在“75.8”特大暴雨成因研究中把中小尺度分析纳入重点内容。认识上的一致，导致了当时的南京空军气象学院和河南气象水文部门尽一切可能收集了河南南部气象和水文站的逐时雨量资料，以及全部县级气象站的气压、气温、湿度、风、云、雷暴等资料，并在“75.8”暴雨南京研究组中绘制了全部暴雨期间逐时天气图，据此组织了专门的中尺度研究组，详细分析和研究了降雨分布、中小尺度雨团的移动和时间演变及其与天气尺度系统的关系。尤其是揭示了中尺度雨团的活动规律及其形成特强暴雨的方式，并在此基础上提出了暴雨预报的落区/落点法。所谓中尺度雨团是指在逐时降水量图上，雨量超过10 mm的雨量线包围的雨区。南京研究组的研究结果(“75.8”暴雨会战组，1977b)表明，在暴雨期间，有频繁的中尺度雨团生消、移动和强度变化，并且是有规律的。总体上这些雨团活动与雷暴活动一致。每个雨团实质上就是一个或几个相互邻近的强烈发展的积雨云群。这些积雨云群随着中尺度系统发生、发展和移动，一个地点的暴雨就是由这样的若干个中尺度雨团经过本地的结果。其中最重要的发现之一是8月7日19—21时最强雨强的出现与中尺度雨团活动的密切关系。在这3 h内，有3个强中尺度雨团在板桥水库以南先后合并成一个强雨团(图 8)，雨强由40 mm/h 猛增至143 mm/h，它们对应于一条气流辐合线，以后不久合并后的大雨团又继续发展，造成了板桥水库破纪录的189.5 mm/h雨强。因而通过中尺度分析，从多个雨团合并和加强方面阐述和支持了如此强的雨强出现的可能性。这种多个雨团集中的现象后来在美国的大暴雨研究中也被发现(Caracenna et al，1983)。

图 8(a)1975年8月7日4个中尺度雨团移动路径(箭头线表示雨团移动路径，可以看到至少有3个雨团向板桥水库地区集中并合并，雨团进入山区后，大多沿低洼地(如河道)或河谷移动)；(b)1975年8月7日19时中尺度地面图 (右上为驻马店地面气压曲线)(“75.8”暴雨会战组，1977；陶诗言等，1980)Fig. 8(a)Moving paths of four mesoscale rainstorm cells on 7 August 1975，as indicated by the arrows. It is seen that at least three rainstorm cells were merging near the Banqiao Reseviror. As the rainstorm cells approached mountainous areas，they mostly swept along low-lying surfaces such as riverways or river valleys.(b)Mesoscale surface chart at 19:00 Beijing local time 7 August 1975. The surface pressure variations are shown on the inserted top right panel ("75.8" Rainstorm Special Research Team，1977; Tao et al，1980)

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中尺度分析还揭示出“75.8”暴雨时期的中尺度系统在气压场上表现比较微弱，主要为中低压，而中高压或雷暴高压并不明显，这可能是中尺度暴雨系统与雷暴系统在气压场上不同的地方。在流场上中尺度系统较为清晰，表现为风辐合线，并且与雨团的活动密切相关。风的辐合线上空为中尺度辐合区，存在于雨团中心的上风方，这个低空辐合区为雨团的发生、发展提供了触发条件。“75.8”特大暴雨的中尺度分析也为研究暴雨落区中的暴雨落点(陶诗言等，1980)提供了科学依据。一般由气象预报台和气象部门采用的落区法预报的暴雨区比较大，可达一、二个省的面积，但中尺度分析有助于确定潜在暴雨区中的落点，即未来暴雨将落在什么地点或天气尺度系统的什么部位。这种落点和落时的预报十分困难。“75.8”大暴雨的中尺度分析表明暴雨的落区主要取决于中尺度位势不稳定区、水汽辐合区与中尺度触发机制共同存在或重合的地区。这个区域比潜在暴雨落区要小得多。仔细分析每3 h一次的天气图，抓住中小尺度系统的活动，注意地形对暴雨的作用，同时关注雷达和卫星的动态监测结果，尤其是对流单体生成起源的位置，将有助于发布未来短时(3—6小时)的暴雨落点、落时预报。目前开展的降水或暴雨精细化预报正是沿这个方向发展的。6 地形对暴雨的增幅作用

“75.8”暴雨研究过程对于地形对暴雨的影响进行了详细的研究，不但揭示了整个北西北—南东南雨区走向与伏牛山迎风面的地形一致，而且也认识到中小尺度地形通过强迫抬升和喇叭口地形的辐合作用使降水大为增强。“75.8”暴雨北京组(1979)诊断分析表明，小地形降雨为23 mm/h，约占整个降水的1/3—1/4。这说明地形机械作用的重要性。

在地形对暴雨增幅的研究中，当时所取得的一个新的结果是地形可以通过影响云中播撒过程产生暴雨增幅作用。图 9是1975年8月5—7日根据云和降水的观测分析得到的积雨云和层云相互作用示意图。可以看到积雨云在有利地形地区得到强烈发展并和层状云叠加形成混合型云。云层中的小水滴被积雨云中的强上升气流带到高层的过冷水区，并通过冷云核化和胶性不稳定过程转化成大冰晶，以后在下落时又通过层云区进行自然播撒，最后成长为大雨滴。由图 9可见，在降雨最强的时候，流场是强烈辐合的，不同来向的积雨云向辐合中心汇集，使积雨云合并，发展得更为强烈和持久，之后通过与原在山前存在的层云相互作用使降水进一步增强。没有这种过程，单纯由地形机械作用造成的降水没有那么强烈。这种在地形影响下积雨云与层云的微物理相互作用造成的暴雨增幅现象在日本的大暴雨中(如1971年9月9—11日纪伊半岛(名古屋附近))也被观测到，Takeda(1977)对此作了很好的解释。

图 9 “75.8”暴雨期间地形对积雨云的加强和组织作用(通过积雨云和层云的微物理相互作用使暴雨增幅，图中的左排表示初期有层云区存在，并且积雨云从东侧山前移到层云区形成混合性云区，中排表明积雨云在山前迎风面汇合停滞，并与层云通过微物理过程使降雨在山前迎风面增强；右排代表消散阶段，雨量迅速减小；丁一汇等，1978)Fig. 9 Schematic illustration of the strengthening and organization effects of local terrain on the cumulonimbus development during the "75.8" rainstorm. The left panels indicate that some stratus existed initially and mingled with the cumulonimbus moving from the east. The middle panels indicated that the cumulonimbus was blocked by the mountain and became stagnant，which interacted with the stratus and led to enhanced precipitation on the windward side of the mountain. The right panels indicate that the rainstorm was dissipating with sharply reduced rainfall amount(Ding et al，1978)

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最后，在本文结束之前给出“75.8”特大暴雨发生的天气学模型(图 10)。总体看，这场特大暴雨基本上符合热带气旋中的垂直环流型分布。在暴雨区有集中的上升气流，气流在上升中向四周辐散，低层有强烈的流入。低空急流输送了大量水汽，并形成了位势不稳定层结，且释放后不断重建，中尺度切变线和地形是强对流的触发条件。所有这些条件都有利于积雨云对流活动持续而强烈的发展，产生空前强烈的降水。

图 10(a)“75.8”暴雨发生发展的三维天气学模型，(b)暴雨云系、降水与气流的关系(丁一汇等，1978)Fig. 10(a)A three-dimensional weather system model explaining the generation and development of the "75.8" rainstorm，and (b)relationships among storm clouds，precipitation，and air flows(Ding et al，1978)

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河南“75.8”特大暴雨发生已过去了40年，它所造成的巨大灾害对人们是一个极其惨痛的教训。在这40年间，不少专家学者从不同侧面对此做了分析和总结，相关的部门和单位在暴雨发生的20周年(1995年)与30周年(2005年)都举行了学术研讨会(马德全，1995；子荷，2005；林四庆，2005)，不断地从新的视角和社会发展的需求总结经验教训，由此气象和水文部门对于未来的防灾、减灾规划和应对措施也获得了极宝贵的借鉴和收益，从科学上也日益认识到类似于“75.8”这种超级暴雨和洪水事件是现在和未来必需面对的重大挑战。今年是河南“75.8”特大暴雨发生的40周年，在这40年中我们欣慰地看到中国暴雨研究和预报获得了跨时代的进展。在经历了1954、1963、1975、1991和1998年等数次近代特大暴雨和洪水事件的洗礼之后，中国政府与有关部门以及科技界日益重视和关注暴雨研究的现在和未来。但目前的暴雨研究水平还远远不能满足国家和人民的实际需求，与国际先进水平相比也有一定的差距。这需要我们这一代人不断努力。在回顾“75.8”特大暴雨研究和“75.8”以后的暴雨研究和预报发展中，由衷地感谢气象前辈的重大贡献，尤其是陶诗言、谢义炳、程纯枢、张丙辰等先生在“75.8”暴雨研究中给人们留下了宝贵的遗产。我们也有责任将这份遗产以及他们的无私奉献精神与智慧传承下去，并一代代发扬光大，使中国的暴雨研究和预报立于世界之林，并更有效地为防灾、减灾，促进社会可持续发展做出重要贡献。

致谢： 感谢在撰写此文过程中张锦、宋亚芳等的大力帮助。