《Science of The Total Environment》：Mechanism responsible for offshore-onshore rain contrasts in the Myanmar coast
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缅甸西海岸降水日变化研究利用22年TRMM和ERA5数据，将降水分为8种海陆-时段模式，揭示海洋区早晚峰由动力过程主导，陆地区午间峰因热力不稳定，而早晚峰则受动力控制，凸显海陆差异对日降水机制的关键影响，为模型改进和极端降水预测提供依据。
普什帕莱拉·安西（Pushpaleela Ancy）| 哈姆扎·瓦里科登（Hamza Varikoden）| 切塔兰·安东尼·巴布（Chethalan Anthony Babu）
印度科钦科学技术大学大气科学系，科钦，682 016
摘要
降雨的日变化周期在塑造缅甸西海岸（WCM）的季风变异性中起着关键作用，该地区的陡峭地形和强烈的陆海对比对降雨有显著影响。本研究利用22年的TRMM 3B42 V7降水数据和ERA5再分析数据集，探讨了日降雨的空间和时间特征。研究识别并选取了最大降雨量超过3毫米/小时的降雨日进行详细分析。根据每日降雨峰值的时间（早晨、下午、傍晚和夜间）及其位置（离岸和近岸），将这些降雨日分为八种类型。结果表明，离岸和近岸地区的降雨模式存在明显差异：离岸降雨以早晨和夜间峰值为主，形成与低层汇聚、海洋上的气旋涡度和水分汇聚以及增强的上升运动相关的宽广纬度带；而近岸降雨则在下午和傍晚最为强烈，且集中在与最大湿静力能量垂直梯度相关的狭窄区域内，这与地表加热引起的不稳定性有关。相比之下，近岸地区的夜间和早晨峰值更多受动力过程控制，而非热力学不稳定性。离岸降雨模式始终受大尺度动力过程的影响，而近岸降雨模式则随主导力的变化而变化。这种对比表明，在研究日变化特性时区分陆海差异至关重要。研究结果为改进模型对日降雨的模拟以及提高WCM地区季风极端事件的预测能力提供了重要见解。
引言
日变化周期是季风降雨最基本的变异性之一，主要与太阳辐射的日变化及其与大气环流的相互作用有关。它受热带对流系统的形成、发展和强度的控制。因此，日降雨变异性对区域水文、能量平衡和季风降雨的可预测性具有重要影响（Yang和Slingo，2001；Nesbitt和Zipser，2003）。降雨峰值的时间对于水资源管理、洪水风险防范和农业生产力具有关键意义，凸显了其社会经济重要性（Rauniyar和Walsh，2011）。日变化周期也是评估气候模型能力的重要因素，因为气候模型往往难以准确捕捉其幅度、相位和陆海对比（Dai和Lee，2001；Covey等人，2016）。
在热带沿海地区，由于大尺度季风环流与局部陆海热梯度之间的相互作用，形成了明显的日降雨差异（Zhou和Wang，2006；Sato等人，2009）。在陆地上，强烈的白天气温升高会增强边界层不稳定性，导致下午或傍晚出现降雨峰值（Varikoden等人，2009）；而在海洋上，夜间低层急流和陆海风通过沿海汇聚促进清晨对流（Hamza和Babu，2007；Varikoden等人，2010；Varikoden等人，2011a，2011b）。这种热力学和动力相互作用产生了明显的离岸-近岸差异，沿海地区通常在夜间出现离岸降雨峰值，而在内陆则出现在下午。在印度西海岸，降雨通常在清晨的离岸区域达到峰值，这与低层汇聚和夜间急流增强有关；而在内陆，降雨峰值出现在下午，这与地表加热引起的不稳定性相关。然而，近岸地区的夜间和早晨峰值更多受动力过程控制，而非热力学不稳定性。离岸降雨模式始终受大尺度动力过程控制，而近岸降雨模式则随主导力的变化而变化。热力学不稳定性驱动下午和傍晚的降雨峰值，而动力过程则影响夜间和早晨的降雨峰值。这种对比表明，在研究日变化特性时区分陆海差异非常重要。研究结果为改进模型对日降雨的模拟和提高WCM地区季风极端事件的预测能力提供了关键见解。
引言
日变化周期是季风降雨最基本的变异性之一，主要与太阳辐射的日变化及其与大气环流的相互作用有关。它受热带对流系统的形成、发展和强度的控制。因此，日降雨变异性对区域水文、能量平衡和季风降雨的可预测性具有重要影响（Yang和Slingo，2001；Nesbitt和Zipser，2003）。降雨峰值的时间对于水资源管理、洪水风险防范和农业生产力具有关键意义，凸显了其社会经济重要性（Rauniyar和Walsh，2011）。日变化周期也是评估气候模型能力的重要因素，因为气候模型往往难以准确捕捉其幅度、相位和陆海对比（Dai和Lee，2001；Covey等人，2016）。
在热带沿海地区，大尺度季风环流与局部陆海热梯度之间的相互作用导致了明显的日降雨差异（Zhou和Wang，2006；Sato等人，2009）。在陆地上，强烈的白天气温升高会增强边界层不稳定性，导致下午或傍晚出现降雨峰值（Varikoden等人，2009）；而在海洋上，夜间低层急流和陆海风通过沿海汇聚促进清晨对流（Hamza和Babu，2007；Varikoden等人，2010；Varikoden等人，2011a，2011b）。这些热力学和动力相互作用产生了明显的离岸-近岸差异，沿海地区通常在夜间出现离岸降雨峰值，而在内陆则出现在下午。在印度西海岸，降雨通常在清晨的离岸区域达到峰值，这与低层汇聚和夜间急流增强有关；而在内陆，降雨峰值出现在下午，这与地表加热有关（Krishnamurti和Kishtawal，2000；Basu，2007；Ancy等人，2025）。在印度洋东部、南海和马来群岛地区也观察到了类似的现象，其中中尺度环流和对流系统以重力波或有组织对流的形式向海洋传播（Johnson，2011；Tan等人，2018；Rauniyar和Walsh，2011）。这些研究共同为理解季风环境下的沿海日降雨周期提供了全面的框架。最近的分析表明，南亚沿海地区（包括印度和缅甸西海岸）的日降雨变异性呈上升趋势，这可能暗示了气候变化对日变化相位的影响（Ancy等人，2024；Chutia等人，2025）。此外，缅甸的观测数据揭示了若开海岸极端降雨指数的加剧，表明该地区对水文气象极端事件的脆弱性（Khaing等人，2025）。这些发现表明，理解日变化周期不仅具有理论意义，对于季风影响地区的气候适应性和灾害防范也至关重要。
孟加拉湾北部是季风对流的热点区域，也是世界上降雨量最大的地区之一。其沿海地区，包括缅甸西海岸（WCM），在北半球夏季由于强烈的西南风与复杂地形的相互作用而遭受极端降雨（Xie等人，2006；Saha等人，2019）。这里的降雨由大尺度季风环流、陆海热对比和沿海汇聚共同作用形成。离岸对流通常在夜间和清晨达到峰值，而内陆降雨则在下午和傍晚达到峰值，因为地表加热会破坏边界层稳定性（Ancy等人，2024）。地形抬升进一步增强了狭窄沿海带内的降水（Houze Jr等人，2007；Roxy等人，2017）。
尽管日变化周期具有重要意义，但目前仍缺乏系统性的分析来区分离岸和近岸降雨模式，并将其与动力和热力学机制定量联系起来。以往关于缅甸的研究主要集中在季节性或年际变化上，或仅定性描述了日变化的时机，而没有区分不同的空间模式（Khaing等人，2025；Ancy等人，2024）。因此，局部陆海对比如何与大尺度季风流相互作用以维持全天几乎连续的降雨仍不清楚。此外，虽然模型评估表明日降雨的错误表示会导致季风模拟偏差（Covey等人，2016；Saha等人，2019），但这些偏差在WCM地区的物理起源尚未得到探讨。这一知识空白提出了一个核心科学问题：是什么物理机制控制了WCM地区离岸和近岸降雨的日变化时间和强度差异，这些机制与其他季风沿海地区的机制有何不同？
为了解决这个问题，本研究根据每日降雨峰值的时间（早晨、下午、傍晚和夜间）及其空间位置（离岸和近岸）将降雨分为八种类型。利用22年（1998–2019年）的TRMM 3B42降水数据和ERA5再分析产品，本文分析了驱动降雨的动态机制（低层汇聚、涡度、上升运动和水分输送）和热力学因素（湿静力能量梯度和不稳定性）。这种基于类型的方法可以更深入地理解WCM地区的降雨时空结构及其背后的机制，从而为改进孟加拉湾北部日降雨极值的预测和模型表示提供物理基础。第2节描述了本研究使用的数据和方法论，第3节展示了结果和讨论，第4节进行了总结。
数据和方法论
WCM地区在夏季季风期间降雨量较大，降雨峰值主要集中在海岸线附近，尤其是北部（Bhuyan等人，2013；Shige等人，2017）。该地区的特点是存在与海岸线平行的山脉，这影响了WCM地区的降雨强度和分布（图1b）。为了研究夏季季风降雨的空间和时间变化，将WCM地区划分为离岸和近岸两个区域。
离岸和近岸地区的日降雨特征
图1c-f展示了近岸和离岸地区的降雨量（RA）和降雨频率（RF）的日变化周期。离岸地区的明显早晨和夜间峰值（分别约为3.8毫米/小时和3.2毫米/小时）反映了强烈的夜间汇聚和清晨对流；而较弱的下午和傍晚峰值（小于3毫米/小时）则表明海洋上的不稳定性较弱（图1c）。相比之下，内陆地区的傍晚（约4毫米/小时）和下午（约3.8毫米/小时）峰值总结
本研究利用22年（1998–2019年）的TRMM 3B42 V7降水数据和ERA5再分析数据，研究了缅甸西海岸（WCM）的季风降雨的日变化特征。根据每日降雨峰值的时间，将降雨分为早晨、下午、傍晚和夜间四种类型，并进一步分为离岸和近岸两个区域，共得到八种降雨模式。通过对降雨量和频率的综合性分析
作者贡献声明
普什帕莱拉·安西（Pushpaleela Ancy）：撰写初稿、可视化处理、软件开发、方法论设计、数据分析。哈姆扎·瓦里科登（Hamza Varikoden）：审稿与编辑、可视化处理、数据验证、研究监督、方法论设计、数据分析。切塔兰·安东尼·巴布（Chethalan Anthony Babu）：审稿与编辑、数据验证、研究监督、方法论设计、数据分析、概念构思。
利益冲突声明
作者确认本文不存在已知的利益冲突。作者没有出版集团定义的利益冲突，也没有可能影响本文结果和/或讨论的其他利益关系。
致谢
第一作者和第三作者感谢科钦科学技术大学的支持。第一作者感谢DST-INSPIRE提供的财务支持；第二作者感谢浦那印度热带气象研究所的主任对这项研究工作的支持。作者感谢TRMM和ERA5提供的数据。
