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2012年7月21日(721)，北京发生了自1951年以来最强的暴雨事件，而业务预报对暴雨强度以及开始时间预报均存在明显偏差。本文利用倾斜旋转T模态主成分分析方法和美国国家环境预报中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)再分析资料，探讨了北京721特大暴雨的大尺度环流形势的历史出现频率及其极端性。分析结果表明，如果将1951年-2012年夏季的每日环流形势分成9种类型，北京721暴雨日所属的大尺度环流型出现的频率为10.9％，而在721同类环流型中暴雨出现的概率为10.6％，是9种环流形势中暴雨出现频率最高的类型。和同类暴雨日平均场相比，721暴雨日当天西北太平洋副热带高压更加西伸，北京地区对流层低空急流更强，并伴随环境大气中极端充沛的可降水量和较大的垂直风切变。在721同类环流型下的621天中，721暴雨日北京南侧的低空急流排在第54位，北京局地垂直风切变排在第209位，可降水量排在第8位，显示出其在低空急流和可降水量上的极端性。1951-2012年夏季，具有721暴雨日同类环流形势，且925 hPa低空急流和可降水量均达到或超过721暴雨日值的个例出现了3次，相当于每21年发生一次。1974年以后由于西北太平洋副热带高压的增强，暴雨日环流型更多的转变为721环流型，其发生频率由13.18％增加到26.06％。 由于721个例所显示的水汽的极端性，我们利用HYSPLIT模式追踪了北京暴雨区的水汽来源，发现其96小时前水汽主要来自山东半岛及其东南方向的黄海，台风卡努刚好经过此海域，在850 m高度上721北京暴雨区的水汽来自山东半岛，在1500 m和3000m高度上黄海海域对721北京暴雨区的水汽贡献率分别达到了75.4％和36.6％，而在模式积分初始时刻将上述区域的水汽改为初始值的0.2倍的试验也显示减少这一区域初始时刻水汽后北京大部分区域降水减少，证实这些地区是721北京暴雨的水汽来源区域。如果继续向前追踪水汽来源可以发现，721个例北京的水汽来自7月15日东亚的梅雨锋面。统计发现在721环流型下的66个暴雨日中有50个暴雨日伴随着热带扰动或热带气旋，721暴雨日时台风韦森特处于台湾的东南。减弱台风卡努强度的试验显示由于江苏一带偏南气流、山东半岛处东南气流的增强，北京大部分地区降水出现大幅度增加，而减弱台风韦森特强度的试验则显示减弱此台风强度后北京南侧东南风低空急流有小幅减弱，北京地区降水仅有小幅的减少。