暖区暴雨是指发生在气旋暖区或者锋前暖区的暴雨,通常有局地性和突发性特征,往往能造成严重的暴雨洪涝灾害,危害人民生命和财产安全。暖区暴雨近地面常为高温高湿环境,其形成与次天气尺度小扰动信息（如地面辐合线、阵风锋、冷池、中尺度涡旋等）密切相关,全球业务模式往往无法分辨这些小尺度信息,因此对其预报能力有限。2012年7月21日,北京地区发生了一场50年一遇以上的特大暴雨洪涝灾害（即“721”暴雨）,短短1-2日,便造成首都及其周边地区113人死亡,数百亿元经济损失,国内国际影响甚大。该暴雨可分成两个阶段,即锋前暖区降水和冷锋锋面降水阶段。本文在多源资料同化基础上,成功模拟了“721”暴雨形成及演变过程;利用观测分析和模拟诊断方法,对“721”暖区降水过程进行了动热力、云微物理和降水效率三方面的系统性机制研究。全文结论概述如下:（1）暖区降水存在山地和平原两类对流触发机制,并有显著的组织化发展特征。在河套气旋环流与西南气流汇聚及太行山局地地形辐合线的共同作用下,暖区山地对流不断触发。河套气旋东移下山,引起大气低层振荡,激发出重力波,与平原低层风切变次级环流上升支共同作用下,平原对流不断触发。对流单体在西南气流引导下,沿太行山自西南向东北传播,有明显的后向生成单体组织化发展特征,逐渐形成西南-东北向对流波列;而平原上近地面东南风引导了平原对流组织化为东南-西北向对流波列;两个方向对流波列在河套气旋东北侧区域辐合中心（北京房山）汇聚,对流波列进一步组织化发展,造成中尺度系统显著增强,长时间局地维持,形成暖区特大暴雨极值中心。（2）暖区对流有低质心热带性降水回波特征,云微物理过程受其制约,并有显著的反馈作用。在暖区降水中,云层较低,异常充沛的水滴是其产生强降水的主要原因:一方面低层大量的水滴通过碰并增长（PRA）形成大雨滴降落到地面;另一方面暖区强的上升气流导致大量水滴进入0℃层以上,形成较厚的过冷水层,高层冰相粒子播种其中,被其收集（PRACG＿g2r、PRACS＿s2r）,下落形成大量雨滴;此外大量霰粒子在0℃层附近融化（PGMLT）,也是重要的雨水源。暖区大量的降水造成了大量的雨水蒸发（PRE）,在近地面附近形成了强的地面冷池,冷池的出流不仅增强了MCS本身,也容易激发出新的对流单体。在冷锋降水中,云层较高,虽然冰相过程更强,高层凝华过程释放大量潜热增强高空上升气流,融化层大量霰粒子融化产生大量雨滴;但冷锋阶段有强的中层干冷空气侵入,低层暖湿空气夹卷了干冷空气,一方面雨水蒸发（PRE）大大增强,不利于形成大雨滴降落至地面;另一方面低空下沉气流增强,过冷水滴不易形成,融化层雨滴收集冰相粒子过程随之减弱,缺少了重要的雨水源项,因此冷锋降水要明显弱于暖区降水。（3）暖区降水无论是大尺度（LSPE）还是云微物理（CMPE）降水效率都要显著高于冷锋降水阶段。以暖区和冷锋降水集中期为例,暖区阶段LSPE和CMPE平均高4%-6%,最高超过10%。暖区阶段低层为暖湿平流,冷锋阶段中层为冷干平流,导致暖区大尺度降水效率更高;暖区阶段雪收集过冷却水滴显著强于冷锋阶段,导致暖区云微物理降水效率更高。综上所述,本文建立了“721”暴雨多尺度天气学、暖区对流触发及组织化、暖区及冷锋云微物理过程三个可能的物理概念模型。