我校大氣科學(xué)學(xué)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(qū)暴雨的成因機(jī)制，并提出相應(yīng)的理論模型。一系列成果在天氣氣候領(lǐng)域的知名期刊Monthly Weather Review和Journal of Climate上發(fā)表。
（1）對(duì)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(fēng)氣流在白天被抑制，暖濕能量逐漸堆積（圖1a）。季風(fēng)氣流在夜間轉(zhuǎn)為增強(qiáng)，形成低空急流影響長(zhǎng)江流域（圖1b）。季風(fēng)氣流的夜間加速可顯著加強(qiáng)長(zhǎng)江流域的水汽輸送輻合、動(dòng)力抬升和對(duì)流不穩(wěn)定，能量釋放可激發(fā)中尺度對(duì)流系統(tǒng)的夜間發(fā)展。因此，伴隨季風(fēng)日變化的暖濕能量“白天蓄能-夜間釋放”機(jī)制成為中國(guó)東部早晨暴雨的重要成因。這種現(xiàn)象可在數(shù)天內(nèi)反復(fù)發(fā)生，造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。研究結(jié)果還指出，大氣環(huán)流和日變化現(xiàn)象在暴雨有關(guān)的多尺度過(guò)程中扮演重要角色。副熱帶高壓等大尺度環(huán)流可通過(guò)熱力和動(dòng)力機(jī)制調(diào)節(jié)風(fēng)場(chǎng)日變化，影響夜間中尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，從而控制暴雨的具體時(shí)間和落區(qū)。當(dāng)大氣環(huán)流由暖轉(zhuǎn)冷，激發(fā)降水的主要機(jī)制轉(zhuǎn)為鋒面、地形抬升和云頂輻射冷卻，風(fēng)場(chǎng)日變化和降水特征也發(fā)生相應(yīng)調(diào)整（圖1c）。
圖1. 華中夜間暴雨成因機(jī)制概念圖
（2）對(duì)華南暖區(qū)暴雨的研究表明：基于集合預(yù)報(bào)分析發(fā)現(xiàn)，暖區(qū)暴雨的可預(yù)報(bào)性相對(duì)鋒面暴雨更低。天氣尺度低空急流（SLLJ）與鋒面暴雨相關(guān)，而南海北部的邊界層急流（BLJ）與沿海暖區(qū)暴雨關(guān)系更加密切。從高分辨率數(shù)值模擬角度進(jìn)一步揭示了華南暖區(qū)暴雨的對(duì)流觸發(fā)機(jī)制，提出了雙低空急流的新概念模型（圖2）。BLJ出口區(qū)的低層輻合和SLLJ入口區(qū)的中低層輻散出現(xiàn)耦合配置，加強(qiáng)沿海地區(qū)的中尺度抬升和水汽輻合，從而激發(fā)新的對(duì)流系統(tǒng)。雙低空急流存在明顯的日變化現(xiàn)象，在半夜到凌晨達(dá)到最強(qiáng)，造成華南沿海的早晨暴雨。氣候統(tǒng)計(jì)分析還發(fā)現(xiàn)，兩類(lèi)低空急流（BLJ和SLLJ）對(duì)華南降水的分布具有顯著不同的影響，其影響機(jī)理與地形作用、天氣尺度擾動(dòng)和水汽輸送過(guò)程密切相關(guān)。
圖2. 華南海岸暖區(qū)暴雨成因機(jī)制概念圖
上述一系列研究工作揭示了中國(guó)兩類(lèi)典型暴雨的關(guān)鍵因子和成因機(jī)制，有助于提升對(duì)我國(guó)暴雨的科學(xué)認(rèn)識(shí)和預(yù)報(bào)能力。
相關(guān)論文及鏈接：
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