每年4-6月的华南前汛期常有暴雨、雷雨大风、冰雹、龙卷、短时强降水等强对流天气出现，暴雨常常导致江河流域性洪水和城乡积涝；还易引发山洪、山体滑坡和泥石流等次生灾害。特别是其中的暖区暴雨局地性强，触发条件十分复杂，加上沿海观测站密度较低，海上观测资料匮乏，很难准确预报。因此，暖区暴雨预报目前仍是业务预报中的难点。
在国家重点研发计划重点专项“重大灾害性天气的短时短期精细化无缝隙预报技术研究”资助下，我院智协飞教授团队研究发现，华南降水日变化主要分为三个模态，第一模态降水日变化呈现双峰结构，主峰值位于下午14：00，次峰值位于上午9：00，早晨降水主要位于沿岸和珠三角东北部地区，午后降水主要位于内陆地区。其中，早晨降水与海陆风环流和边界层急流（boundary layer jet，BLJ）密切相关，而午后降水受到东移降水和早晨发展而来的湿对流系统的共同影响。第二模态和第三模态都为单峰结构，峰值分别位于傍晚18：00和凌晨3：00。第二模态午后降水位于内陆，主要是局地发展而来。第三模态表现为受陆风环流和重力波的共同作用产生的早晨离岸地区降水(图1）。
图1 三个降水日变化模态下，降水日变化特征和影响机制的示意图
（a，b）第一模态；（c，d）第二模态；（e，f）第三模态
研究表明，第一模态是华南前汛期降水日变化的主导模态，此模态下BLJ对华南降水日变化至关重要。 影响华南地区的BLJ主要分为南海北部BLJ和北部湾BLJ：南海北部BLJ对华南地区夜间以及早晨降水起关键作用；而云贵高原南麓的雨带向东传播对华南地区午后降水起重要作用，其与北部湾BLJ的发生发展密切相关（图2）。
图2（a）5-6月平均，（b）双急流日，（c）北部湾急流日以及（d）无急流日的逐时降水量的时间-经度哈默图（单位：mm/h）。纬向沿21-26°E平均
进一步研究发现，暖区暴雨水汽主要集中在对流层下部800hPa以下，有利于暖湿能量的积累。降水发生前，边界层急流（BLJ）和低空急流（SLLJ）在南海北部盛行，而BLJ的出口位于SLLJ的入口处，低层辐合中层辐散造成的抽吸效应加上海岸线辐合，加强了广东沿海地区局地上升运动，并引发局地强对流。南海北部θse所指示的暖湿舌，代表低层暖湿能量，与暖区暴雨事件也有密切关系。据此，团队研发了广东沿海地区暖区暴雨前兆信号的识别方法。
相关研究成果分别发表在《Journal of Climate》《Monthly Weather Review》《Atmospheric Research》，其中我院博士生董甫是前二篇论文的第一作者，智协飞教授是通讯作者。张玲副教授和我院硕士生马茜雅是第三篇论文的主要作者。
图3 a)13次广东海岸暖区暴雨回报成功个例的南海北部区域平均的假相当位温（虚线）和其区域平均的降水（实线）时间演变（所有数据经过标准化处理）；b）13过程的合成结果，红色线条为南海北部区域平均的假相当位温，柱状图为降水。
据悉，智协飞教授团队承担的国家重点研发计划重点专项第二课题（2017YFC1502002）取得了4项创新性成果，发表25篇学术论文，其中SCI（E）论文15篇，获授权专利4项，授权软件著作权8项。课题骨干中2人晋升了高级职称，培养了博士研究生4名，硕士研究生12名。课题取得的部分研究成果在江苏地区的业务预报中发挥了重要作用，取得了显著的应用效果。最近课题顺利通过了绩效评价验收，并取得了优秀的考核成绩。
文章信息：
Dong F, Zhi X, Zhu S, Zhang L, Ge F, Fan Y, Lyu Y, Wang J, Fraedrich K, 2022: Principal Modes of Diurnal Cycle of Rainfall over South China during the Pre-summer Rainy Season. Journal of Climate. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0284.1
Dong F, Zhi X, Zhang L, Ye C, 2021:Diurnal variations in coastal boundary layer jets over the northern South China Sea and their impacts on diurnal cycle of rainfall over southern China during the early-summer rainy season. Monthly Weather Review, 149, 3341–3363, https://doi.org/10.1175/MWR-D-20-0292.1
Zhang L, Ma X, Zhu S, Guo Z, Zhi X, Chen C. Analyses and applications of the precursor signals of a kind of warm sector heavy rainfall over the coast of Guangdong, China. Atmospheric Research, 2022, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106425