陆面是大气环流的重要下垫面之一，陆面向上的感热和潜热是大气的重要源汇。与海洋不同，陆地表面具有很强的非均匀性，这导致了局地水分和能量的不平衡，进一步影响了边界层的热动力结构，最终影响到对流系统的发生发展。深刻理解陆面与大气的相互作用机制，可以为精细化预报提供重要帮助。

2017年5月7日，广州地区发生了一次极端强降水事件，3小时累计降雨量达到382 mm，18小时累计降雨量达到542 mm，均打破了有记录以来的历史极值。为了探索陆面过程在本次降水中所起到的作用，地表过程与资源生态国家重点实验室高志博博士与郭彦副教授等利用美国GEFS（Global Ensemble Forecast System）的21个集合成员作为背景场，分别驱动耦合在中尺度WRF (Weather Research and Forecasting )模式中的Noah和CLM两个陆面过程模型，一共产生了42个集合成员对本次事件进行模拟。

结果表明，使用Noah陆面模型的集合成员总体上雨带偏南，位于广州城区附近，而使用CLM的集合成员总体上雨带偏北，靠近广州北部的山区。而预报的最优成员（Noah03）和对照成员（CLM03）之间也反映了这种特点（图1）。进一步分析Noah03和CLM03之间的差异，发现两者在城市区域模拟的热通量和温度存在较大差别（图2）。Noah03在城区有较大的感热释放，近地面温度较高，城市热岛效应明显；而CLM03在城区潜热释放较大，近地面温度偏低，热岛效应偏弱。Noah03城市热岛的存在伴随着城市热低压和近地层风场的辐合，随着夜间南风的加强，低层辐合线向北移动，最终在广州市花都区的王子山脉附近触发了对流。

图1. 2017年5月6日12时-5月7日0时最优成员Noah（a）、对照成员CLM03（b）以及观测（c）累计降水分布（单位：mm），黑色边界代表广州市，HD代表花都区

图2. 2017年5月6日11时（a）Noah03,（b）CLM03，（c）观测的10 m风场（黑色箭头）与2 m温度场（填色，单位：℃），以及（d）Noah03、（e）CLM03的潜热通量（填色，单位W/m2）、感热通量（蓝色等值线，单位W/m2）以及地面热通量（红色等值线，单位W/m2）

本研究结果说明了陆面过程对强降水的重要作用，尤其是城市化造成的近地层热力和动力差异，此研究结果对于未来华南地区强降水的预报具有一定的指导意义。

该研究目前发表在Journal of Geophysical Research-Atmospheres，受到国家重点研发项目（No. 2017YFC1502103）、南方海洋科学与工程广东省实验室引进人才重点专项(GML2019ZD0601) 和国家自然科学基金（No. 41875136 & No. 41305099）共同资助。

引用：

Gao, Z., J. Zhu, Y. Guo, N. Luo, Y. Fu, and T. Wang (2021), Impact of Land Surface Processes on a Record‐Breaking Rainfall Event on May 06–07, 2017, in Guangzhou, China, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126(5), doi: https://doi.org/10.1029/2020jd032997