Kontras Darat-Laut dari Intensitas Curah Hujan Global Per Jam di ERA5: Peran Dominan Curah Hujan Konvektif

Abstrak
Estimasi satelit menunjukkan bahwa, bertentangan dengan intensitas presipitasi harian yang pusat-pusatnya yang lebih berat hampir semuanya terletak di atas lautan yang kaya akan kelembapan, sebagian besar pusat intensitas presipitasi per jam yang lebih berat (HPI) terletak di atas daratan yang terbatas kelembapannya. Namun, penyebab langsung dari kontras daratan-laut (ILSC) HPI yang terbalik ini masih belum jelas. Kami menemukan data ERA5 umumnya mereproduksi pola ILSC di atas, meskipun pusat-pusat HPI yang lebih berat umumnya lebih lemah daripada data CMORPH. Kemudian kami menemukan distribusi presipitasi konvektif (CP) memainkan peran kunci berdasarkan data ERA5. Pusat intensitas CP sangat cocok dengan total presipitasi per jam di wilayah daratan, yang umumnya lebih besar daripada yang ada di atas lautan; sebaliknya, pusat intensitas presipitasi skala besar sebagian besar terletak di lautan. Studi ini memberikan petunjuk penting untuk membangun interpretasi fisik di masa mendatang, tetapi evaluasi lebih lanjut berdasarkan pengamatan yang lebih langsung masih diperlukan.

Poin-poin Utama

• Fitur kontras daratan-laut yang diamati dari intensitas curah hujan per jam global (HPI) berdasarkan data satelit umumnya direproduksi dalam ERA5
• Curah hujan konvektif memainkan peran penting dalam membentuk kontras daratan-laut pada HPI global di ERA5

Ringkasan Bahasa Sederhana
Penelitian sebelumnya berdasarkan kumpulan data observasi menunjukkan bahwa distribusi rata-rata klimatologis dan pusat intensitas presipitasi per jam ekstrem (HPI) berbeda dari presipitasi harian atau bulanan. Namun, penelitian tentang fenomena ini terbatas. Di sini, kami menyelidiki secara awal penyebab langsung dari fitur distribusi spasial dari pusat HPI global berdasarkan analisis ulang ERA5. Karena total presipitasi adalah jumlah presipitasi konvektif (CP) dan presipitasi skala besar (LSP) dalam data ERA5, kami menyelidiki kontribusi terpisah dari dua jenis presipitasi. Kami mendokumentasikan bahwa pusat intensitas CP jauh lebih tinggi di daratan daripada di lautan; sebaliknya, pusat intensitas LSP sebagian besar didistribusikan di lautan. Berdasarkan HPI global rata-rata zonal di daratan dan lautan, kami mengonfirmasi bahwa variasi intensitas CP di seluruh garis lintang membentuk perbedaan daratan-laut dalam total presipitasi yang digambarkan di atas, mendukung bahwa kontras daratan-laut dari total presipitasi per jam terutama ditentukan oleh CP per jam. Studi ini memberikan petunjuk penting untuk menetapkan interpretasi fisik kontras daratan-laut dari pusat curah hujan lebat tiap jam berdasarkan data analisis ulang ERA5, tetapi hasilnya masih perlu dievaluasi lebih lanjut menurut pengamatan lebih langsung di masa mendatang.

1 Pendahuluan
Meningkatnya minat baru-baru ini terhadap curah hujan per jam dapat ditelusuri kembali ke studi tentang curah hujan ekstrem. Menurut hubungan Clausius-Clapeyron (CC), kelembapan spesifik jenuh atmosfer dekat permukaan meningkat pada tingkat CC sekitar 7% K −1 (Held & Soden, 2006 ; Trenberth et al., 2003 ; Wentz et al., 2007 ). Ini berarti atmosfer yang lebih hangat menahan lebih banyak kelembapan. Iklim yang memanas dengan demikian diperkirakan akan menyebabkan peningkatan signifikan pada siklus hidrologi global (Bao et al., 2017 ; Berg et al., 2013 ; Fischer & Knutti, 2016 ; Held & Soden, 2006 ; Kharin et al., 2013 ; Myhre et al., 2019 ; O’Gorman, 2015 ; Pfahl et al., 2017 ; Trenberth et al., 2003 ; Wentz et al., 2007 ). Dan hipotesis tersebut telah terbukti secara konsekuen dalam curah hujan ekstrem harian (Allan & Soden, 2008 ; Westra et al., 2013 ).

Terbaru, semakin banyak bukti menunjukkan bahwa presipitasi ekstrem per jam lebih sensitif terhadap pemanasan iklim (dibandingkan dengan presipitasi ekstrem harian), mencapai apa yang disebut tingkat skala super CC (melebihi CC) (Berg et al., 2013 ; Lenderink & Fowler, 2017 ; Lenderink & van Meijgaard, 2010 ). Lenderink dan Van Meijgaard ( 2008 ) menganalisis data presipitasi stasiun per jam jangka panjang di De Bilt (52.10° LU, 5.18° BT), Belanda yang mencakup hampir 99 tahun dan menemukan bahwa laju pertumbuhan presipitasi ekstrem per jam dengan peningkatan suhu adalah sekitar 14% K −1 , yang dua kali lipat laju CC. Meskipun terdapat perbedaan regional, studi-studi selanjutnya telah mengonfirmasi keberadaan luas laju penskalaan super CC dalam presipitasi ekstrem per jam (Chen et al., 2021 ; Fowler, Ali, et al., 2021 ; Fowler, Lenderink, et al., 2021 ; Guerreiro et al., 2018 ; Guo et al., 2020 ; Xiao et al., 2016 ; Yu & Li, 2012 ). Temuan-temuan ini menunjukkan bahwa presipitasi ekstrem per jam dimaksudkan untuk menjadi lebih intens daripada presipitasi ekstrem harian dengan pemanasan global, yang dapat menyebabkan bencana yang lebih parah dari yang diperkirakan. Jadi, ada kebutuhan mendesak untuk meningkatkan pemahaman kita tentang presipitasi per jam.

Saat ini, pemahaman kita tentang pola distribusi dasar dan fitur presipitasi per jam masih terbatas. X.-F. Li et al. ( 2020 ) menganalisis data satelit global (yaitu, CMORPH) dan menemukan bahwa pusat terkuat dari intensitas presipitasi per jam (HPI) (rata-rata atau ekstrem) sebagian besar terletak di atas daratan dengan keterbatasan kelembapan daripada di atas lautan yang kaya akan kelembapan. Pemahaman konvensional, berdasarkan presipitasi harian/bulanan, menyatakan bahwa presipitasi terberat terjadi di lautan tropis karena kelembapan yang melimpah. Penemuan ekstrem per jam yang didominasi daratan (X.-F. Li et al., 2020 ) membalikkan paradigma ini, kami menyebutnya fenomena “kontras daratan-laut terbalik” (kontras daratan-laut terbalik (ILSC)) dari pusat-pusat HPI di sini, mengungkap fenomena yang sebelumnya diabaikan yang bertentangan dengan asumsi yang telah lama dipegang. Fenomena tersebut menunjukkan bahwa hal itu mewakili pergeseran paradigma dalam klimatologi presipitasi dalam skala waktu sub-harian. Sifatnya yang berlawanan dengan intuisi—di mana daratan, meskipun ketersediaan airnya terbatas, menunjukkan intensitas presipitasi jangka pendek yang lebih tinggi—membutuhkan eksplorasi mekanistik yang lebih mendalam. Namun, penyebab langsungnya masih belum diketahui.

Menurut proses fisik awan yang berbeda, total presipitasi dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu presipitasi konvektif (CP) dan presipitasi skala besar (atau stratiform) (large-scale rainfall (LSP)) (Houze, 1997 ). Secara umum, CP dikaitkan dengan konveksi muda dan aktif, ditandai dengan kecepatan vertikal yang besar, dan area cakupan yang relatif kecil, dengan titik-titik hujannya terutama terbentuk melalui tumbukan dan penggabungan titik-titik air di dalam lapisan awan (Bretherton et al., 2004 ; Houze 1973 ). Sedangkan, LSP terjadi pada konveksi yang lebih tua dan kurang aktif, ditandai dengan gradien reflektivitas horizontal yang lemah, kecepatan vertikal yang lemah, dan area cakupan yang luas, dengan proses mikrofisika utamanya adalah difusi uap air (Houze, 1997 ; Stephens et al., 2019 ). Penelitian sebelumnya telah menyelidiki distribusi dan tren CP dan LSP di wilayah lintang rendah dan menemukan bahwa lautan memiliki tingkat LSP yang relatif lebih tinggi daripada daratan, sementara tingkat CP memiliki ketidakpastian yang lebih besar (Liu et al., 2012 ; Schumacher & Houze, 2003 ), tetapi ini didasarkan pada tingkat presipitasi sesaat dari radar frekuensi tunggal pemindaian elektronik. Termotivasi oleh ini, muncul pertanyaan alami tentang jenis presipitasi mana yang lebih berkontribusi pada pembentukan fenomena ILSC? Oleh karena itu, penelitian ini menyelidiki karakteristik distribusi HPI global, dan membahas peran CP dan LSP dalam pembentukan ILSC pusat HPI global berdasarkan data ERA5, yang dapat meletakkan dasar untuk mengeksplorasi lebih lanjut penjelasan fisik dan termodinamika dari fenomena ini di masa mendatang.

2 Bahan dan Metode
2.1 Kumpulan Data Curah Hujan
Kumpulan data presipitasi yang digunakan dalam studi ini meliputi data CMORPH (V1.0) (Joyce et al., 2004 ), data analisis ulang ERA5 (Herbach & Dee, 2016 ) dan data TRMM Precipitation Radar 2A25 V7 (Iguchi et al., 2000 , 2009 ). Informasi terperinci mengenai kumpulan data dirangkum dalam Teks S1 pada Informasi Pendukung S1 .

2.2 Metode
Hanya ketika jumlah presipitasi tidak kurang dari 0,01 mm, jam tersebut dicatat sebagai basah. Pemilihan ambang batas yang berbeda seperti 0,1 mm (Gambar S13 dan S14 dalam Informasi Pendukung S1 ) tidak mengubah hasil utama dalam studi ini. Jumlah jam basah dalam periode tertentu menggambarkan frekuensi presipitasi per jam dalam periode tersebut (misalnya, setiap bulan). HPI (satuan: mm jam −1 ) mengacu pada jumlah presipitasi per jam rata-rata dari semua jam basah dalam periode tertentu (misalnya, setiap bulan). HPI rata-rata klimatologis adalah HPI rata-rata selama 2004–2015. Intensitas CP dan intensitas LSP dihitung sama dengan HPI, kecuali dua yang pertama adalah jumlah CP dan LSP rata-rata dari jam CP basah dan jam LSP basah, masing-masing. Jam CP basah dan jam LSP basah mengacu pada jam yang jumlah CP dan LSPnya tidak kurang dari 0,01 mm, masing-masing.

3 Fenomena “Kontras Darat-Laut Terbalik” Pusat HPI di ERA5
Distribusi spasial rata-rata klimatologis HPI dalam CMORPH dan ERA5 ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1a secara umum sama dengan Gambar 3 dari X.-F. Li et al. ( 2020 ) berdasarkan CMORPH, yang darinya fenomena ILSC diamati. Meskipun HPI dalam ERA5 secara sistematis lebih rendah daripada yang ada di CMORPH (Gambar 1a vs. 1c ), kita dapat melihat fitur kontras darat-laut dari pusat-pusat HPI bernilai tinggi yang dijelaskan dalam ERA5 secara umum cocok dengan yang ada di CMORPH. Sementara itu, fenomena ini juga luar biasa di musim yang berbeda meskipun ada variasi musiman di ERA5 (Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 ).

Baik dalam CMORPH maupun ERA5, lima pusat HPI terbesar umumnya terletak di wilayah daratan, seperti yang ditunjukkan oleh kotak hitam pada Gambar 1. Ini adalah bagian tenggara benua Amerika Selatan (SESA), Afrika tengah (CA), tenggara Amerika Utara (SENA), cekungan Amazon (AB), dan Benua Maritim (MC). Sebaliknya, terdapat pusat-pusat HPI rata-rata klimatologis bernilai tinggi yang relatif lebih sedikit dan lebih lemah yang terletak di wilayah laut pada kedua set data. Oleh karena itu, fenomena ILSC dari pusat-pusat HPI global yang diamati dalam data satelit CMORPH (X.-F. Li et al., 2020 ) umumnya direproduksi oleh data ERA5. Distribusi spasial HPI ekstrem ( R 95 dan R 99) menggunakan ERA5 dan CMORPH juga diperiksa, yang pada dasarnya menunjukkan fenomena ILSC serupa untuk presipitasi ekstrem (Gambar S2 dalam Informasi Pendukung S1 ).

Berbeda dari fenomena ILSC dalam distribusi spasial presipitasi per jam, pusat intensitas presipitasi harian secara signifikan lebih tinggi di atas lautan daripada di daratan (Gambar 1b dan 1d ). Untuk pusat laut, mereka terutama terletak di wilayah samudra dekat khatulistiwa, secara kasar konsisten dengan distribusi spasial zona konvergensi ekuator global. Sebaliknya, pusat presipitasi harian klimatologis yang jauh lebih rendah berada di wilayah daratan. Untuk pusat daratan, banyak dari mereka adalah pusat kecil dan terisolasi yang hanya terletak di wilayah daratan sempit seperti kaki bukit selatan Dataran Tinggi Qinghai-Tibet, sisi barat Pegunungan Andes, hutan hujan Amazon dan MC, dan kepulauan Indonesia (Gambar 1b dan 1d ).

Untuk memeriksa fenomena ILSC pada profil yang lebih luas, diagram kotak (Gambar S3 dalam Informasi Pendukung S1 ) dibangun dengan rata-rata global ke-1, ke-25, ke-50, ke-75, dan ke-99 dari curah hujan per jam dan harian berdasarkan data ERA5 dan data CMORPH, yang menunjukkan hasil yang serupa. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar S3a dan S3c dalam Informasi Pendukung S1 , untuk curah hujan per jam, masing-masing persentil HPI di atas untuk daratan lebih besar daripada persentil yang sesuai untuk lautan (Tabel S2 dalam Informasi Pendukung S1 ). Sebaliknya, untuk curah hujan harian (Gambar S3b dan S3d dalam Informasi Pendukung S1 ), masing-masing persentil di atas untuk daratan lebih kecil daripada persentil yang sesuai untuk lautan. Hasil ERA5 ini secara umum selaras dengan yang berdasarkan data CMORPH, kecuali untuk persentil ke-25 HPI, yang menunjukkan fenomena ILSC ada di sebagian besar persentil HPI klimatologis.

Dari atas, kita dapat melihat bahwa fenomena ILSC dari pusat-pusat HPI bernilai tinggi lebih mudah diamati dalam presipitasi per jam tetapi sulit diamati dalam presipitasi harian, bulanan atau lebih kasar. Hal ini terbukti baik dalam data CMORPH dan ERA5. Oleh karena itu, data presipitasi ERA5 pada dasarnya menyajikan kesimpulan serupa yang dicapai dengan menggunakan data satelit CMORPH dalam penelitian sebelumnya (X.-F. Li et al., 2020 ), yang membuat kita lebih yakin untuk menggunakan data ERA5 untuk analisis lebih lanjut.

4 Peran Dominan Curah Hujan Konvektif Setiap Jam
Karena total curah hujan dibagi menjadi CP dan LSP di ERA5, kami kemudian menganalisis fitur kontras darat-laut secara terpisah.

4.1 Pusat HPI Bernilai Tinggi untuk Curah Hujan Konvektif dan Skala Besar Setiap Jam
Pusat intensitas CP bernilai tinggi (Gambar 2a ) sebagian besar terletak di daratan, yang sangat mirip dengan distribusi curah hujan total (Gambar 1a ). Misalnya, dua pusat HPI konvektif terbesar berada di SESA dan SENA, yang konsisten dengan curah hujan total. Tiga pusat intensitas CP bernilai tinggi lainnya, termasuk MC, CA, dan AB, umumnya sesuai dengan curah hujan total kecuali CA. Tiga pusat CP terakhir di daerah tropis sesuai dengan cabang naik Sirkulasi Walker Pasifik dan Atlantik, tempat gerakan konvektif ke atas terus aktif.

Namun, berbeda dari CP, fitur yang luar biasa adalah bahwa sebagian besar pusat intensitas LSP bernilai tinggi (Gambar 2b ) terletak di lautan, bukan di daratan. Untuk memulainya, di lautan tempat angin barat lintang menengah-tinggi dan jalur badai berlaku, intensitas LSP jauh lebih besar. Ini termasuk Pasifik Barat Laut, Atlantik Barat Laut, Pasifik Barat Daya, Atlantik Barat Daya, dan Samudra Hindia Selatan. Kemudian, intensitas LSP juga lebih kuat di Samudra Pasifik timur-tengah di daerah tropis. Fitur serupa muncul dalam distribusi spasial ekstrem klimatologis CP dan LSP, seperti R 95 (Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 ) dan R 99 (Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ).

Singkatnya, dibandingkan dengan LSP per jam, distribusi pusat intensitas CP per jam bernilai tinggi lebih konsisten dengan total curah hujan per jam. Oleh karena itu, distribusi pusat intensitas CP bernilai tinggi merupakan faktor utama untuk menentukan fenomena ILSC dari pusat HPI tinggi dari total curah hujan.

4.2 Perbandingan Distribusi Curah Hujan Konvektif Global dan Curah Hujan Skala Besar
Berdasarkan distribusi rasio intensitas r seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2c , CP lebih kuat dibandingkan LSP (
) di wilayah tropis, termasuk CA, AB, Samudra Hindia tropis, Pasifik barat tropis, dan Atlantik tropis. Wilayah-wilayah ini sesuai dengan cabang-cabang sirkulasi Walker global yang meningkat. Dan proporsi intensitas CP di daratan tropis umumnya lebih tinggi daripada di lautan tropis (Gambar 2c ). Sebaliknya, wilayah dengan LSP yang lebih kuat sebagian besar terdistribusi di lautan di lintang menengah-tinggi, dengan
Di sebagian besar wilayah daratan di lintang menengah-tinggi, intensitas CP dan LSP berdekatan satu sama lain, dengan
Distribusi global r untuk HPI ekstrem konvektif dan LSP mirip dengan pola HPI rata-rata (Gambar S4c dan S5c dalam Informasi Pendukung S1 vs. Gambar 2c ).

Di lima pusat bernilai tinggi (SESA, SENA, AB, CA, dan MC), CP per jam merupakan kontributor utama pembentukan kontras darat-laut dari pusat bernilai tinggi dari intensitas curah hujan total per jam. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar S6a dalam Informasi Pendukung S1 , di kelima wilayah utama, rata-rata wilayah intensitas CP rata-rata klimatologis lebih tinggi daripada intensitas LSP rata-rata klimatologis. Dengan demikian, rasio intensitas konvektif terhadap LSP di wilayah ini lebih besar dari satu di wilayah ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar S6b dalam Informasi Pendukung S1 .

Kami juga mencatat bahwa rasio intensitas (
) dari dua pusat HPI tertinggi (SESA dan SENA) memiliki yang terkecil di antara lima wilayah utama (Gambar S6b dalam Informasi Pendukung S1 ), hanya sedikit lebih tinggi dari 1. Hal ini menunjukkan SESA dan SESA mengalami LSP musim dingin yang kuat dan CP sepanjang tahun yang lebih kuat dan di area yang sama (Gambar S7 dan S8 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang mengarah ke intensitas curah hujan total per jam yang tinggi, sehingga membentuk dua pusat HPI terbesar di antara lima wilayah utama.

4.3 Rata-rata HPI di Daratan dan Lautan dalam ERA5
Rata-rata, rata-rata klimatologis dan HPI ekstrem di daratan melebihi lautan dalam ERA5, yang berlawanan dengan presipitasi harian (Tabel 1 ). Misalnya, HPI rata-rata terestrial (0,275 mm jam −1 ) 26,8% lebih tinggi daripada di lautan (0,217 mm jam −1 ); sementara presipitasi harian rata-rata terestrial (0,120 mm jam −1 ) sedikit lebih rendah daripada di lautan (0,135 mm jam −1 ). Fenomena ini diamati secara konsisten di berbagai musim (Tabel S3 dalam Informasi Pendukung S1 ).

Tabel 1. Perbedaan Intensitas Curah Hujan Rata-rata dan Ekstrem di Darat dan Laut (Satuan: mm jam ⁻¹ )

Catatan . Simbol * melambangkan signifikansi statistik pada tingkat keyakinan 99% menurut uji- t siswa , dengan mempertimbangkan jumlah derajat kebebasan yang efisien.

Intensitas CP rata-rata di daratan secara signifikan lebih tinggi daripada di lautan secara global. Seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 1 , intensitas CP rata-rata terestrial (0,222 mm jam -1 ) 57,4% lebih kuat daripada yang di atas lautan (0,141 mm jam -1 ). Sebaliknya, untuk LSP, HPI rata-rata terestrial (0,157 mm jam -1 ) mendekati lautan (0,154 mm jam -1 ), dengan hanya perbedaan yang sangat kecil (0,003 mm jam -1 , sekitar 1,9%). Selain itu, HPI ekstrem yang diwakili oleh persentil ke-95 klimatologis (Tabel 1 ) menunjukkan hasil yang serupa. Fitur-fitur ini menunjukkan bahwa perbedaan rata-rata klimatologis atau HPI ekstrem antara daratan dan lautan dalam total presipitasi terutama berasal dari CP. Ini konsisten dengan pembentukan fenomena ILSC dari pusat-pusat HPI yang tinggi.

5 Kontras Darat-Laut dari Intensitas Curah Hujan Rata-rata Zonasi Per Jam
Umumnya, perbedaan daratan-laut dalam curah hujan total per jam rata-rata zonal di Belahan Bumi Selatan lebih kuat daripada di Belahan Bumi Utara, dan maksimum terjadi di wilayah ekuator. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a , di wilayah tropis ekuator dan Belahan Bumi Selatan, HPI rata-rata klimatologis di daratan sekitar 0,153 mm jam −1 lebih tinggi daripada di atas lautan secara rata-rata. Perbedaan daratan-laut mencapai yang tertinggi 0,239 mm jam −1 di atas daratan ekuator (Gambar 3a ), tetapi jauh lebih kecil di Belahan Bumi Utara daripada lintang lainnya. Kontras daratan-laut yang lebih kecil ini untuk curah hujan per jam di Belahan Bumi Utara disebabkan oleh keberadaan wilayah kering yang lebih besar di pedalaman benua. Ketimpangan curah hujan per jam rata-rata zonal antara daratan dan laut di Belahan Bumi Utara menjadi lebih jelas ketika wilayah dengan HPI rata-rata kurang dari 0,2 mm jam −1 dikecualikan (Gambar S9 dan S10 dalam Informasi Pendukung S1 ). Untuk HPI ekstrem klimatologis, kami mengamati pola distribusi lintang yang serupa (Gambar S11a dalam Informasi Pendukung S1 vs. Gambar 3a ).

Untuk CP, profil rata-rata zonalnya di seluruh garis lintang (Gambar 3b dan Gambar S11b dalam Informasi Pendukung S1 ) membentuk perbedaan daratan-laut dalam total presipitasi yang digambarkan di atas. Pertama, CP di daratan lebih kuat daripada di lautan di hampir semua garis lintang. Kedua, di Belahan Bumi Selatan, CP di daratan jauh lebih berat daripada di lautan, yang mendominasi perbedaan hemisfer yang signifikan dalam kontras daratan-laut dari intensitas presipitasi total. Terakhir, intensitas CP di daratan, serta perbedaan daratan-laut, mencapai maksimumnya di wilayah ekuator, di mana merupakan cabang menaik dari sirkulasi Walker.

Sebaliknya, untuk LSP, profil rata-rata zonalnya di seluruh lintang (Gambar 3c dan Gambar S11c dalam Informasi Pendukung S1 ) menunjukkan perbedaan daratan-laut yang jauh lebih kecil daripada CP. Di atas lintang sekitar 30°–60° LU, 2,5°–10° LU dan 30°–35° LS, LSP di daratan lebih kuat daripada di lautan, berlawanan dengan perbedaan daratan-laut di CP di lintang yang sama. Di atas lintang lain, perbedaan daratan-laut di LSP menunjukkan tanda yang sama dengan CP, tetapi besarnya jauh lebih kecil. Bagaimanapun, perbedaan daratan-laut di LSP rata-rata zonal hanya berkontribusi sedikit pada total curah hujan rata-rata zonal.

Kami juga memeriksa curah hujan harian, tetapi kontras daratan-laut untuk total harian, konveksi atau LSP jauh lebih kecil daripada curah hujan per jam (Gambar 3a–3c vs. 3d–3f ). Hal ini mendukung bahwa fenomena ILSC dari intensitas curah hujan lebih nyata pada skala waktu per jam daripada pada skala waktu harian atau yang lebih kasar.

Singkatnya, distribusi HPI rata-rata zonal di daratan dan laut juga mendukung dengan baik bahwa kontras daratan-laut dari total curah hujan per jam terutama ditentukan oleh CP per jam.

6 Ringkasan dan Pembahasan
Fenomena “kontras darat-laut terbalik” dari pusat-pusat presipitasi global per jam yang lebat awalnya diamati dari data satelit CMORPH, yang merujuk pada pusat-pusat bernilai tinggi dari HPI global yang sebagian besar terletak di daratan daripada lautan (X.-F. Li et al., 2020 ). Dalam studi ini, kami menemukan bahwa hal itu umumnya direproduksi dalam data ERA5. Lebih penting lagi, kami menemukan bahwa hal itu terutama ditentukan oleh distribusi CP per jam. Karena presipitasi per jam adalah jumlah konvektif per jam dan LSP, yang kontribusinya yang terpisah terhadap “kontras darat-laut terbalik” diperiksa dalam studi ini. Dibandingkan dengan LSP per jam, kami menemukan distribusi spasial CP per jam lebih cocok dengan total presipitasi per jam, yang menunjukkan bahwa CP memainkan peran kunci dalam pembentukan fenomena “kontras darat-laut terbalik”. HPI rata-rata zonal juga memverifikasi kesimpulan di atas: kontras darat-lautnya adalah yang terkuat di Belahan Bumi Selatan dan wilayah ekuator, karena CP terestrial rata-rata zonal jauh lebih kuat daripada CP laut di wilayah-wilayah ini; Sementara itu, perbedaan LSP rata-rata zona darat-laut kecil.

Dalam ERA5, CP dihasilkan oleh skema konveksi berdasarkan fluks permukaan atau gerakan skala sinoptik (Taszarek, Allen, Marchio, et al., 2021 ; Taszarek, Pilguj, et al., 2021 ), sementara LSP ditangkap oleh skema awan yang mewakili pembentukan dan disipasi awan (Dai, 2006 ; Forbes & Tompkins, 2011 ). Ini menunjukkan ada beberapa perbedaan antara analisis ulang dan observasi. Selain itu, kami mencatat bahwa pusat HPI bernilai tinggi di CA (Gambar 1c vs 1a ) dalam data ERA5 jauh lebih lemah daripada yang ada dalam data CMORPH, perkiraan yang lebih rendah serupa juga terjadi di ERA5 untuk R 95 (Gambar S2b dalam Informasi Pendukung S1 ) dan R 99 (Gambar S2d dalam Informasi Pendukung S1 ), yang menunjukkan ketidakpastian pusat HPI klimatologis di CA relatif lebih tinggi daripada pusat HPI lainnya. Selain itu, Jeon et al. ( 2023 ) juga menemukan ketidakpastian yang signifikan di Zona Konvergensi Intertropis dengan membandingkan tren CP dan LSP antara set data analisis ulang yang berbeda di sini.

Namun, beberapa evaluasi berdasarkan pengamatan dari berbagai wilayah juga menunjukkan bahwa ERA5 saat ini adalah salah satu alat terbaik yang tersedia dibandingkan dengan set data analisis ulang global lainnya untuk mempelajari klimatologi konvektif (Gensini et al., 2014 ; F. Li et al., 2020 ; Taszarek, Allen, Brooks, et al., 2021 ). Meskipun ERA5 mengandung bias yang tak terelakkan, fitur distribusi skala besar dari kontras darat-laut dalam studi ini secara umum cocok dengan yang diamati dalam set data CMORPH (Gambar 1a–1c vs. 1b–1d ) dan TRMM (Gambar 1a–1c vs. Gambar S12a dalam Informasi Pendukung S1 ), yang meningkatkan keyakinan pada hasil kami. Selain itu, distribusi skala besar CP dan LSP yang diperoleh dari Radar Presipitasi dalam data satelit TRMM juga cocok dengan data ERA5 (Gambar 2a–2c vs. Gambar S12b–S12d dalam Informasi Pendukung S1 ), mendukung bahwa distribusi CP adalah kunci dalam pembentukan fenomena “kontras daratan-laut terbalik”.

Meskipun demikian, interpretasi hasil dalam studi ini masih dibatasi oleh ketidakpastian data ERA5, dan evaluasi terperinci intensitas presipitasi global dalam ERA5 diperlukan di masa mendatang untuk mengklarifikasi ketidakpastian tersebut. Wajar jika presipitasi konveksi per jam lebih kuat di daratan daripada di lautan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b ). Lau et al. ( 2023 ) menyelidiki perubahan karakteristik presipitasi ekstrem tropis dalam iklim yang memanas dengan menggunakan pemodelan numerik ideal dan menemukan bahwa presipitasi langka terjadi lebih banyak di daratan daripada di lautan dan presipitasi yang sangat ekstrem tetapi langka di daratan kemungkinan besar disebabkan oleh peningkatan penghambatan konveksi, yang menunda pemicu konveksi dalam, sekaligus membangun energi konvektif yang tersedia di atmosfer bawah yang terkait dengan iklim yang memanas. Selain itu, permukaan daratan jauh lebih kasar daripada permukaan laut, yang berarti angin horizontal di atas permukaan bumi memiliki lebih banyak peluang untuk menyebabkan gerakan vertikal di daratan karena gaya mekanis lereng permukaan daratan, yang mengakibatkan lebih banyak adveksi vertikal ke atas dan CP dalam skala waktu sub-harian. Di sisi lain, kondisi termal regional (dan/atau gradien termal horizontal) permukaan daratan lebih beragam daripada permukaan laut, yang menyebabkan lebih banyak denyut adveksi vertikal termal langsung frekuensi tinggi dan CP. Pertanyaan yang muncul adalah: mengapa kontras daratan-laut untuk HPI global tidak merata di berbagai wilayah? Apa saja sistem sirkulasi utama dan proses termodinamika yang bertanggung jawab atas kontras daratan-laut regional? Hal ini saat ini sedang dalam eksplorasi lebih lanjut.