华南沿海两个强降水雨团的动力和微物理结构模拟分析

摘要

华南沿海强降水对流系统多数具有非线状回波结构，对流强度差异大，目前对其动力和微物理结构的精细化研究仍较为薄弱。本文聚焦2017年5月7日凌晨广州极端降水事件中两个对流强度迥异的强降水雨团（以下简称Storm1和Storm2），利用WRF-Chem-SBM模式耦合多层城市冠层模型和建筑物能量模型进行3 km网格间距的模拟，成功再现了对流发展演变过程，基于模拟结果对比分析两个雨团的动力和微物理结构特征。结果表明：（1） Storm1呈现塔状上升气流和高层强烈出流的气流结构，格点最大上升速度达到11 m·s^-1，位于7 km高度，在7 km和9—10 km高度分别产生了强烈的凇附和凝华过程；来自南海、经过城市热岛的边界层入流空气具有深厚的较大对流有效位能（CAPE），有助于雨团内部产生大范围正温度扰动和强热力有效浮力，促进对流增强。（2） Storm2的偏南入流空气的CAPE较小，最强上升运动达到8 m·s^-1，位于约3 km高度，凇附和凝华较弱，但在融化层以下的凝结潜热释放远强于Storm1，这与Storm2中低层上升气流和其后部2 km高度以下的下沉气流组成的闭合环流关系密切；下沉气流增强了近地面偏北风冷出流，与边界层偏南气流形成强水平辐合中心，促进雨团低.层上升运动的增强，反过来增强低层辐合，形成正反馈效应使对流迅速发展。

关键词

极端降水事件 / 非线状对流系统 / 动力结构 / 微物理结构 / 数值模拟 / 区域耦合模式

基金资助

国家自然科学基金项目（42030610）; 南京信息工程大学高层次人才科研启动项目（2023r21）