这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究的科学论文。以下是对该研究的详细学术报告：

主要作者与机构

该研究由Lin Su（第一作者）、Lanqiang Bai、Sijia Zhang、Guixing Chen和Yu Du（通讯作者）共同完成。作者团队来自中山大学大气科学学院、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、热带大气海洋系统教育部重点实验室、佛山龙卷风研究中心、粤港澳大湾区气象研究院以及应急管理部国家自然灾害防治研究院。研究发表于2025年的Journal of Geophysical Research: Atmospheres，标题为《Day‐Night and Land‐Sea Contrasts of Upscale Convective Growths at Coastal South China》。

学术背景

研究领域为气象学，聚焦中尺度对流系统（Mesoscale Convective System, MCS）的关键发展阶段——上尺度对流增长（Upscale Convective Growth, UCG）。华南沿海（Coastal South China, CSC）是中国暴雨频发区，其降水与东亚季风活动密切相关。已有研究对CSC地区的对流触发（Convection Initiation, CI）有较深入理解，但对UCG阶段的时空特征及环境条件认识不足。该研究旨在解决两个核心问题：
1. CSC地区前汛期UCG的时空分布特征；
2. 促进UCG的关键环境因子及其动态-热力学机制。
研究意义在于UCG是MCS产生暴雨的关键阶段，精确预测暴雨需对其机制有系统性认知。

研究流程与方法

1. 数据与UCG识别

研究使用2013-2019年5-6月（前汛期）的雷达反射率数据，基于Bai等（2020a, 2020b）的CI数据集。UCG的识别标准包括：
- 对流长轴≥100 km；
- 反射率≥40 dBz的面积＞40 km²；
- 最大反射率＞50 dBz；
- 自CI起持续时间≥2小时。
将CI事件按发生位置（陆地/海洋）和时间（白天08:00-19:59 LST/夜间20:00-07:59 LST）分为四类，分别统计其UCG频率。

2. 环境条件分析

采用ERA5再分析数据（水平分辨率0.25°，时间间隔1小时）分析UCG关联的气象条件：
- 动态条件：通过500 hPa、700 hPa和950 hPa的风场、垂直速度及垂直风切变，探究低空急流（Low-Level Jet）、低涡切变线（Low-Level Vortex/Shearline）和中层西风急流（Mid-Level Westerly Jet）的作用。
- 热力学条件：分析等效位温（θe）和对流有效位能（CAPE）的垂直分布。
- 降水特征：基于IMERG卫星降水数据（分辨率8 km/30分钟），统计不同场景下UCG关联的3小时累计降水。

3. 统计分析

对比四类CI事件（白天陆地、夜间陆地、白天海洋、夜间海洋）的UCG频率、移动路径、持续时间和降水强度，并通过合成分析揭示环境条件的差异。

主要结果

1. 时空特征

   • 昼夜与海陆差异：陆地对流更易在白天发展为MCS（UCG频率43%），而海洋对流多在夜间发展（夜间海洋UCG频率53%，为四类中最高）。
     
   • 移动路径：＞50%的陆地UCG和45%的海洋UCG向东北方向移动。
     
   • 峰值时间：陆地UCG在15:00 LST达峰，海洋UCG在02:00-09:00 LST活跃。
     

2. 环境条件

   • 动态主导：UCG依赖于从边界层至中层的大尺度深层垂直运动。低层辐合（如950 hPa西南风异常）与中层辐散（500 hPa西风急流增强）共同构成上升通道。
     
   • 热力学作用：白天陆地UCG需显著CAPE增强（＞1.5 K的θe异常），而夜间海洋UCG对热力条件要求较低。
     

3. 降水差异

   • 最强降水：白天海洋UCG产生的3小时降水最大（＞8 mm），因其需极端环境条件支持（如700 hPa西风异常＞3 m/s）。
     
   • 最弱降水：夜间海洋UCG虽发生频率最高，但降水强度最弱，反映其发展门槛较低。
     

结论与价值

研究首次系统揭示了华南沿海UCG的昼夜-海陆差异及其机制，提出动态条件的主导性和热力条件的场景依赖性。科学价值在于：
1. 完善了MCS生命周期的理论框架，指出UCG阶段与环境因子的非线性关系；
2. 为暴雨预报提供了关键指标（如低层涡旋与中层西风急流的配置）。应用上，成果可改进区域模式中对UCG的参数化方案。

研究亮点

1. 创新方法：结合多普勒雷达聚类与ERA5再分析，量化了UCG的环境阈值。
   
2. 新发现：揭示了夜间海洋对流的“低门槛-高频率-弱降水”特征，挑战了传统对流发展理论。
   
3. 区域特殊性：阐明了季风海岸地形（如珠江三角洲）对UCG路径的调制作用。

其他价值

研究数据已公开（Su, 2024），为后续研究提供基准。作者提出的概念模型（图15）可推广至其他季风沿海区域的UCG研究。