INFLUENCE OF TOPOGRAPHY ON WARM-SECTOR HEAVY RAINFALL IN NORTHERN GUANGDONG
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摘要: 地形对暖区暴雨的发生发展有着重要影响。以粤北一次暖区暴雨为例，从大尺度背景、中尺度特征及预报难点等方面分析了地形的作用，并利用CMA-GD模式进行了地形敏感性试验。结果表明: 此次暴雨在副高与西风槽之间的双低空急流下发生，南岭地形对低空急流的动力作用、对θse舌和水汽的阻滞拦截作用，为暴雨出现在粤北创造有利条件；地形热力作用下产生的中尺度辐合线是对流触发的机制。敏感性试验显示南岭地形对暖区暴雨的落区影响显著，降水落区随南岭地形升高（降低）而往南（北）偏移。西南急流在经过南岭时，低层风速、散度、温度以及垂直速度都会随地形改变而发生明显变化。当南岭地形高度降低时，正面阻挡和摩擦作用减弱，急流、辐合及上升运动区向北推进到西风槽附近，导致雨区往北偏移；南岭地形高度升高时，地形阻挡和摩擦作用增强，辐合及上升运动区被阻隔在南岭南侧，暖区对流提前触发，雨区发生在粤北。可见，此次暴雨过程主要来自大尺度环流背景的影响，但其落区与南岭地形密切相关。Abstract: Topography has a significant impact on the initiation and development of warm-sector heavy rainfall. Taking a warm-sector heavy rainfall event in northern Guangdong as an example, the present study analyzed the role of terrain in terms of large-scale current, mesoscale characteristics, and forecasting difficulties based on the ERA5 reanalysis data and observed data. Furthermore, the terrain sensitivity to this heavy rainfall was discussed using the CMA-GD model with a horizontal resolution of 3 km. The results showed that the rainstorm occurred due to the presence of a double low-level jet between the subtropical high and the westerly trough. The dynamic effect of Nanling terrain on the low-level jet and its blocking effect on θse tongue and water vapor created favorable conditions for the rainstorm in northern Guangdong. The thermal effect of the terrain led to the formation of a mesoscale convergence line, which served as the triggering mechanism for convection. Sensitive tests showed that the terrain of the Nanling Mountains had a significant impact on the rainfall area. The rainfall area shifted southward (northward) with the increase (decrease) of the elevation of the terrain of the Nanling mountains. When the southwest jet passed through the Nanling Mountains, the low-level wind speed, divergence, temperature, and vertical velocity significantly changed with the variation of terrain. The frontal blocking and friction of the Nanling mountains weakened when the height of the terrain decreased. The location of the southwest jet and convergence as well as the ascending motion area moved northward to the vicinity of the westerly trough, causing the rain area to shift northward. When the terrain height of the Nanling mountains increased, the terrain blocking and friction effect strengthened. The convergence and ascending movement area were blocked in the south of the Nanling mountains, resulting in the convection in the warm area being triggered in advance and the rain area occurring in northern Guangdong. It can be seen that the rainstorm was mainly affected by the large-scale circulation background, but its falling area was closely related to the Nanling Mountain topography.
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图 2 6月20日20:00500 hPa（a，彩色填色为涡度、单位：10-5·s-1，红实线为位势高度，单位：10gpm，黑实线为槽线）、700 hPa（b，彩色填色为风速，单位: m/s，蓝实线为850 hPa温度，单位：℃，黑实线为槽线）形势场和113 ºE垂直剖面流场（c，彩色填色为风速，单位: m/s）
图 3 6月20日20:00沿113ºE经向垂直剖面的θse (a，单位：K)、湿位涡（b，单位：10-6m2·K/(s·kg)，黑色线为MPV1，彩色填色为MPV2）
黑色阴影区为地形。
图 5 南岭周边地形（a，蓝色箭头为主导风向，褐实线为地面辐合线，黑实线为南岭山脉位置）和MCS生成阶段20日21:00（b，空心三角为大麦山）、发展阶段21日06:00（c, 椭圆区为暖区新生对流单体）、成熟阶段21日09:00（d）、减弱阶段21日13:00（e）对应的地面风场、辐合线位置（褐实线）和雷达基本反射率(单位：dBZ)示意图以及20日21:00沿辐合线上的雷达反射率垂直剖面图（f）
图 8 各试验模拟21日08:00的850 hPa风场(a、b、c, 填色为风速，单位：m/s)、700 hPa散度场(d、e、f，单位：10-6 ·s-1，椭圆区域为主要的辐合区)、925 hPa温度场(g、h、i, 单位：℃)
其中，a、d、g为0%南岭地形；b、e、h为100%南岭地形；c、f、i为200%南岭地形。
表 1 2022年6月20日08、20时清远、郴州、阳江探空站物理量
时间 站点 CAPE/CIN(J/kg) K指数/SI(℃) 湿层厚度（m） LCL(m) 08:00 阳江 2 725/0.9 39/-0.31 8 003 308 清远 1 876/3 39/-1.36 6 920 299 郴州 484/84 40/-1.25 6 189 383 20:00 阳江 2 782/0.2 35/-1.21 2 115 308 清远 2 469/16 43/-4.06 10 336 161 郴州 376/81 39/-1.18 8 673 391 
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表 2 不同高度不同特征的南岭地形的敏感性试验设计
试验组 地形改变方案/% 目的 控制试验 原地形方案 参考对照 试验1 0% 地形高度 消除南岭山脉地形 试验2 50%地形高度 降低南部山脉高度50% 试验3 150%地形高度 提升山脉高度增至1.5倍 试验4 200%地形高度 提升山脉高度增至2倍 试验5 ≤500 m不变，>500 m降至500 m 削平高于500 m的南岭山脉 试验6 ≥200 m不变， < 200 m填至200 m 填充低洼河谷（峡谷） 试验7 南部和沿海150%地形高度 南部沿海地形高度增至1.5倍 试验8 南部和沿海250%地形高度 南部沿海地形高度增至2.5倍
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