复杂地形和强热岛效应影响下的华南大湾区局地极端降水

华南大湾区作为我国开放程度最高、经济活力最强的城市群之一往往备受关注。已经有研究指出，快速城市化以来，这里的极端小时降水发生频次显著升高，并且发生这种变化的降水事件大多数具有短历时、突发性的特点，同时也有研究发现，在相似的天气背景下，城市热岛较强时降水更集中分布在城市群内。但是，造成这里局地极端降水的对流的具体特点，及大湾区复杂的城市、山脉、海岸线等对降水的单独和协同影响并不清楚。

本研究针对在大湾区城市热岛强度比较强的背景下，2011-2016年暖季局地发展的24次极端小时降水（EXHR）事件，利用高分辨地面和雷达观测资料揭示其对流和天气背景的主要特征，并利用WRF耦合多层城市冠层模型进行集合模拟，来揭示各种复杂的下垫面要素对EXHR的影响。结果表明，EXHR主要分布在城市中心及其下风方约40km的范围内，由发生在下午到晚上的中γ~中β尺度对流体造成，对流体移动速度较慢，生命期短（90%在2-6小时，平均4小时）。大湾区天气背景呈弱梯度状态，水汽充足，边界层盛行西南气流。城市热岛效应导致城市群上空形成 “暖泡”并有较深的混合层，边界层低层辐合、层顶辐散，有助于触发对流。地形的存在增大了海陆热力差异并且有平原-山脉环流的存在，动力抬升增强，使得低层风速增大，海风供应了充足的水汽，进而增强了这种城市边界层过程，从而增强了降雨的强度和不均匀性，产生极端降水。

以上工作由孙晓岩博士与中国气象科学研究院合作完成，相关成果已在《Monthly Weather Review》上正式刊出。

图1 根据数值试验得到的背景风、地面风、海风、城市、地形相互作用的示意图。