影响华南海岸夜间对流的触发和维持因素众多,包括季风环流、海洋边界层急流、海陆差异、沿海地形、冷池等,涉及大、中、小多种尺度及其相互作用,其机制复杂多样。我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队以2018年6月21日发生在汕尾附近一次夜发对流为例,利用观测和云分辨模式定量地揭示华南海岸夜间对流触发和维持中多尺度因子的相对贡献。
南海上的边界层急流(MBLJ)是季风在天气尺度上的重要载体,它的风速风向演变在动力和热力上能显著影响海岸对流的触发和发展(图1a)。MBLJ在夜间加强,并从西南风转为偏南风,导致MBLJ前端的边界层辐合上升加强并影响汕尾地区,从而在动力上有利于汕尾地区对流触发。在热力方面,高海温的南海上高温高湿的“暖湿舌”伴随MBLJ增强而增强,从而影响海岸地区的加湿过程。
在局地尺度上,对流初生在沿海“人字形”地形顶端附近,海岸摩擦辐合和地形强迫抬升与MBLJ中尺度辐合具有几乎同等重要的动力抬升贡献(图1b)。另一方面,“人字形”地形起到汇聚暖湿能量的重要贡献,将来自海上来的低层水汽汇聚在人字形地形内部,起到“水汽捕获者”的角色。冷池的移动受到环境背景风场和海岸地形阻挡共同作用,从而影响海岸对流的维持和发展。
该研究从定量分析多尺度因子角度提高了海岸地形降水的认识和理解,其系列研究成果近期以Part 1和Part 2发表在Monthly Weather Review上,第一作者和通讯作者均为创新团队骨干成员杜宇副教授,创新团队核心成员陈桂兴教授等为文章的合作作者。
图1:(a)海洋边界层急流演变影响海岸对流发生和发展的概念模型,(b)海岸地形和冷池影响对流发生发展的概念模型。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目,国家重点研发计划和南方海洋实验室创新团队建设经费的支持。
论文链接:
Du, Y., G. Chen, B. Han, C. Mai, L. Bai, and M. Li, 2020: Convection Initiation and Growth at the Coast of South China. Part I: Effect of the MarineBoundary Layer Jet. Mon. Wea. Rev., 148, 3847–3869, https://doi.org/10.1175/MWR-D-20-0089.1.
Du, Y., G. Chen, B. Han, L. Bai, and M. Li, 2020: Convection Initiation and Growth at the Coast of South China. Part II: Effects of the Terrain, Coastline, and Cold Pools. Mon. Wea. Rev., 148, 3871–3892, https://doi.org/10.1175/MWR-D-20-0090.1.