每年7月下旬到8月上旬（七下八上）是传统华北雨季，这一时段，华北地区降水量约占全年总量三分之一，是区域防汛减灾关键期。

受气候变化影响，近年来，华北雨季呈现出启动时间逐年提前，短时强降水、极端暴雨频发等趋势。2023年以来，中国气象科学研究院联合河北省气象局、北京城市气象研究院、天津市气象局和山西省气象局等多家机构开展了华北暴雨综合科学试验。依托多年观测数据，中国气象局暴雨研究重点创新团队的最新研究揭示了夏季风、山地地形对华北极端降水的双重调控机制。

中国气象科学研究院副研究员高小雨介绍，华北极端强降水的生成需要持续稳定的暖湿水汽供给，暖湿水汽主要来自西太平洋、南海、孟加拉湾，而低空稳定南风是水汽输送的必备条件。

夏季风持续时长和极端降水总量变化高度相关。从年际变化来看，1990年、1994年、2000年季风维持时间长，当年极端降水强度显著偏高；1989年、2002年、2014年季风持续时间短，降水整体偏少。

从月际演变规律来看，夏季风自5月起持续时长逐步增长，极端降水自6月开始明显增多，7月下旬达到全年峰值，8月后同步回落，核心原因是6月江淮区域水汽供给量远高于5月。

同时，夏季风存在明显昼夜变化规律。这主要是由于山地昼夜温差引发边界层风场日循环，带动整层水汽输送通量出现日内波动，直接影响华北降雨时段分布。夜间低空南风风力明显增强，水汽向北输送效率大幅提升，东南区域夏季风涌强度越高，华北降雨越充沛，这也是华北极端暴雨多集中在夜间的重要原因。

季风涌输送充沛水汽研究将持续多日的低层强南风定义为“季风涌”。它如同一条巨型“水汽传送带”，长时间存在，就可以源源不断把暖湿水汽输送至华北平原。

数据统计显示，季风涌时段贡献华北平原全年54%的总降水量、66%的极端小时降水，说明其在华北暴雨过程中扮演了重要角色。2024年夏季一场持续20天的季风涌过程中，华北平原累计降水就超过当地年均总量的三分之一。

季风涌发生时，西太平洋副热带高压北抬，高压西侧构建起强水汽输送通道，华北平原可降水量较常年均值偏高4毫米—6毫米，850百帕以下经向水汽输送通量达到峰值，南北水汽梯度形成强烈辐合，区域空气含水量较常态升高。

除夏季风水汽输送外，太行山、燕山等地形会从动力、热力两方面改变气流走向，显著调控华北暴雨落区与强度。

以太行山为例，其平均海拔超1000米，强降雨过程中能直接阻挡低层东南气流，增强降雨强度。2021年“7·20”郑州特大暴雨就是典型案例——太行山拦截偏东风形成山地急流，对流系统在郑州停滞，出现小时超200毫米的极端降雨；次日低空南风增强，水汽辐合带北移，暴雨中心随之转移至太行山东麓。

研究进一步证实，除阻挡气流的动力作用外，太行山热力温差对暴雨的放大效应更为关键。白天山体受热升温，与东侧平原形成显著温差，增强低空斜压性，让贴近地面的边界层南风强度远高于高空，大幅提升山前水汽辐合，增加降水量；即便高空天气系统偏弱，仅依靠山地与平原的热力差，也能催生强南风并引发区域性暴雨。

科研团队通过数值模拟量化山地热力影响。结果显示，将太行山边界层整体降温1℃后，华北平原低空南风、水汽含量、对流不稳定能量同步下降，区域总降水量减少20.7%，极端小时降水锐减38.7%；反之，若山区日间升温幅度提升1℃，平原夜间南风波动幅度增大，风速峰值提前3小时出现，夜间极端降雨同步提早，证明山地温度昼夜变化能够改变暴雨发生时段。

研究基于华北暴雨综合科学试验，强化了对山地热力作用的关注，为极端降水预报优化提供全新科学依据。依托试验海量立体观测数据与理论成果，科研团队持续开展暴雨个例复盘与长期统计分析，已初步构建适配华北区域的极端短时强降水潜势预报指标体系，不断提升极端暴雨预报精准度，以气象科技支撑北方地区汛期安全防线。