利用常规观测资料、地面加密自动站、多普勒雷达等多种观测资料以及雷达变分同化分析系统(VDRAS)的高分辨率分析场资料,对2012年7月21日发生在北京的全市性大暴雨、局地特大暴雨的系统结构演变特征及成因进行了初步分析。结果表明:(1)此次降水过程分为两个阶段,第一阶段在21日10—20时,呈现出短时雨强大且波动性显著的对流性降水特点,第二阶段降水在21日20时—22日04时,降水相对平缓,表现为锋面降水特征。(2)21日天气尺度环流形势场配置满足华北暴雨的典型背景条件:高空急流形成的辐散与对流层中低层的低涡、切变线及地面倒槽构成的深厚辐合区,形成强烈垂直运动并持续维持的机制,造成了长达16 h的强降水过程;副热带高压外围的东南水汽通道和西南低空急流的水汽输送为暴雨发生提供了充沛水汽条件。(3)大暴雨过程第一阶段降水回波具有明显的"列车效应"传播特征",列车效应"的初始对流起源于地形强迫造成的暖区内中尺度辐合以及低空急流增强过程中的风速脉动;中尺度对流单体沿低空急流轴左侧传播,具有明显的重力波传播特征,西南急流的稳定维持使惯性重力波不断从背景场中获得能量并不断发展。(4)地形对降水有明显的增幅作用,边界层内长时间维持的东南风在太行山脉前与西南风和东北风交汇,在山前形成辐合带并长时间维持,有利于水汽积聚;山脉的阻挡使东南气流在迎风坡爬坡抬升,从而加大了山前区域的降水量。