这篇文档属于类型a，即报告了一项单篇原创研究。以下是对该研究的学术报告：
该研究的主要作者为Xiaoyu Gao、Yali Luo、Yanluan Lin和Xinghua Bao，分别来自中国气象科学研究院、清华大学地球系统科学系和南京信息工程大学气象灾害预报与评估协同创新中心。研究于2022年发表在《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》期刊上。
该研究聚焦于华南沿海地区（South China Coast, SCC）的暖区强降水（warm-sector heavy rainfall）的数值模拟与预测。华南沿海地区是全球人口最密集、经济最繁荣的区域之一，受东亚夏季风（East Asian Summer Monsoon, EASM）影响，降水强度大且复杂。尽管近年来高分辨率数值模式（如WRF模型）在天气预报和区域气候模拟中得到了广泛应用，但华南沿海暖区强降水的定量预测仍面临巨大挑战。这主要是由于降水产生的复杂机制以及模式中相关过程难以准确表征。
暖区强降水通常发生在初夏雨季（early-summer rainy season, ESRS），占华南年降水量的约50%。这类降水多发生在弱梯度流中，缺乏明显的天气系统边界，且与低空急流（low-level jets, LLJs）密切相关。然而，现有模式在模拟低空风场和边界层（boundary layer, BL）热力结构时存在偏差，导致降水预测不准确。因此，本研究旨在通过高分辨率数值模拟，探讨WRF模型在华南沿海暖区强降水事件中的误差来源，特别是边界层热力对比（land-sea thermal contrast）对降水模拟的影响。
研究流程主要包括以下几个步骤：
案例选择与数据准备
研究选取了2020年5月29日至30日华南沿海一次典型的暖区强降水事件作为研究对象。该事件中，日最大降水量达265.8毫米，且伴有低空急流。研究使用了多源观测数据，包括自动气象站（AWS）、无线电探空仪、风廓线雷达和多普勒天气雷达的数据，以及NCEP FNL和ECMWF ERA5再分析数据。
数值模拟设计
研究采用WRF模型（版本3.9.1）进行模拟，设置了两个嵌套区域（D1和D2），水平分辨率分别为9公里和3公里。控制实验（exp-ctrl）从2020年5月29日0800 LST开始，模拟时长36小时。实验中使用了Morrison微物理方案、YSU边界层方案和Noah陆面模型。
敏感性实验
为探讨模拟误差的来源，研究设计了三个敏感性实验：
数据评估与分析
研究通过对比观测数据和模拟结果，评估了模型在降水、低空风场和边界层热力结构方面的表现。特别是，利用风廓线雷达和多普勒雷达数据，分析了低空急流的垂直结构和沿海边界层风场的时空变化。
降水模拟
控制实验（exp-ctrl）严重低估了沿海强降水，最大24小时降水量仅为45.6毫米，远低于观测值（265.8毫米）。敏感性实验中，exp-bltem显著改善了降水模拟，最大和平均降水量分别增加了约4倍和6.5倍。
低空风场模拟
exp-ctrl在陆地上高估了边界层风速，导致沿海风场收敛不足，从而抑制了对流发展。exp-bltem通过改进边界层温度模拟，显著降低了夜间陆地上的风速，增强了沿海风场收敛，从而改善了降水模拟。
边界层热力结构
exp-ctrl在下午至夜间高估了陆地上的边界层温度，导致陆海热力对比不足。exp-bltem通过数据同化，显著改善了陆地和海洋边界层温度的模拟，增强了夜间陆风效应。
研究表明，边界层热力对比在华南沿海暖区强降水的夜间对流发展中起着关键作用。WRF模型在模拟低空风场和边界层热力结构时的偏差，特别是陆地上风速的高估和温度的低估，是导致降水模拟不准确的主要原因。通过改进边界层温度模拟，可以显著提高暖区强降水的预测能力。
重要发现
方法创新
研究意义
研究还通过36个集合模拟实验，探讨了不同微物理方案、边界层方案和陆面模型对降水模拟的影响。结果表明，采用Thompson或WSM6微物理方案、YSU或MYNN2.5边界层方案以及Noah-MP或RUC陆面模型的组合，能够更好地模拟暖区强降水。
该研究不仅揭示了WRF模型在暖区强降水模拟中的误差来源，还为未来的模式改进和降水预测提供了重要参考。