我校大氣科學學院陳桂興副教授、杜宇副教授及其合作者從日變化角度，深入研究了華中梅雨雨帶和華南暖區暴雨的成因機制，并提出相應的理論模型。一系列成果在天氣氣候領域的知名期刊Monthly Weather Review和Journal of Climate上發表。
（1）對華中夜間暴雨的研究表明：受大氣邊界層加熱的影響，華南上空的季風氣流在白天被抑制，暖濕能量逐漸堆積（圖1a）。季風氣流在夜間轉為增強，形成低空急流影響長江流域（圖1b）。季風氣流的夜間加速可顯著加強長江流域的水汽輸送輻合、動力抬升和對流不穩定，能量釋放可激發中尺度對流系統的夜間發展。因此，伴隨季風日變化的暖濕能量“白天蓄能-夜間釋放”機制成為中國東部早晨暴雨的重要成因。這種現象可在數天內反復發生，造成嚴重的洪澇災害。研究結果還指出，大氣環流和日變化現象在暴雨有關的多尺度過程中扮演重要角色。副熱帶高壓等大尺度環流可通過熱力和動力機制調節風場日變化，影響夜間中尺度對流系統的發生發展，從而控制暴雨的具體時間和落區。當大氣環流由暖轉冷，激發降水的主要機制轉為鋒面、地形抬升和云頂輻射冷卻，風場日變化和降水特征也發生相應調整（圖1c）。
圖1. 華中夜間暴雨成因機制概念圖
（2）對華南暖區暴雨的研究表明：基于集合預報分析發現，暖區暴雨的可預報性相對鋒面暴雨更低。天氣尺度低空急流（SLLJ）與鋒面暴雨相關，而南海北部的邊界層急流（BLJ）與沿海暖區暴雨關系更加密切。從高分辨率數值模擬角度進一步揭示了華南暖區暴雨的對流觸發機制，提出了雙低空急流的新概念模型（圖2）。BLJ出口區的低層輻合和SLLJ入口區的中低層輻散出現耦合配置，加強沿海地區的中尺度抬升和水汽輻合，從而激發新的對流系統。雙低空急流存在明顯的日變化現象，在半夜到凌晨達到最強，造成華南沿海的早晨暴雨。氣候統計分析還發現，兩類低空急流（BLJ和SLLJ）對華南降水的分布具有顯著不同的影響，其影響機理與地形作用、天氣尺度擾動和水汽輸送過程密切相關。
圖2. 華南海岸暖區暴雨成因機制概念圖
上述一系列研究工作揭示了中國兩類典型暴雨的關鍵因子和成因機制，有助于提升對我國暴雨的科學認識和預報能力。
相關論文及鏈接：
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