Land‐atmosphere interactions and boundary layer processes often control the formation of shallow clouds and subsequently deep convective precipitation over the U.S. Southern Great Plains. In this study, we examine the impacts of large‐scale advection on the cloud populations and land‐atmospheric coupling observed during the Holistic Interactions of Shallow Clouds, Aerosols, and Land‐Ecosystems field campaign in 2016. We performed two large eddy simulations using the Weather Research and Forecasting Model for a day in which the transition from clear‐sky to shallow precipitating clouds and isolated deep convection was observed. The control simulation reproduced the overall distribution of cloud populations by using realistic soil conditions with an interactive land model. In the sensitivity simulation where large‐scale advection is removed, a strong relationship between the land and boundary layer is found. To study the timing, location, and intensity of convective initiation and the relationship of clouds with land surface properties, a cluster analysis of equivalent potential temperature is performed for the simulation without large‐scale advection. That analysis shows that convective clouds first form over regions with higher surface sensible heat flux. Precipitation from those convective clouds likely triggers new updrafts nearby about 2 hr later through the lifting associated with cold pools. The cluster analysis also shows that in addition to the spatial pattern of soil moisture, land use and soil texture in western Oklahoma also influence the location of convective initiation.

中文翻译：

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利用聚类分析表征表面非均质性对流

陆地-大气相互作用和边界层过程通常控制着浅云的形成，进而控制了美国南部大平原上的深对流降水。在这项研究中，我们研究了在2016年浅云，气溶胶和陆地生态系统的整体相互作用期间观察到的大尺度平流对云种群和陆地-大气耦合的影响。我们使用以下方法进行了两次大型涡模拟一天的天气研究和预报模型，其中观测到从晴空到浅层降水云和孤立的深对流的过渡。控制仿真通过使用交互式土地模型使用现实的土壤条件，再现了云种群的总体分布。在去除大型对流的敏感性模拟中，发现陆地和边界层之间存在很强的关系。为了研究对流启动的时间，位置和强度以及云与陆地表面特性的关系，在没有大规模对流的情况下进行了当量潜在温度的聚类分析。该分析表明对流云首先在具有较高表面显热通量的区域上形成。这些对流云的降水可能在约2小时后通过与冷水池有关的抬升引发附近的新上升气流。聚类分析还表明，除了俄克拉荷马州西部土壤水分的空间格局外，土地利用和土壤质地还影响对流引发的位置。对流启动的强度，对流强度，云与陆地表面特性的关系，在没有大规模对流的情况下进行了当量潜在温度的聚类分析。该分析表明对流云首先在具有较高表面显热通量的区域上形成。这些对流云的降水可能在约2小时后通过与冷水池有关的抬升引发附近的新上升气流。聚类分析还表明，除了俄克拉荷马州西部土壤水分的空间格局外，土地利用和土壤质地还影响对流引发的位置。对流启动的强度，对流强度，云与陆地表面特性的关系，在没有大规模对流的情况下进行了当量潜在温度的聚类分析。该分析表明对流云首先在具有较高表面显热通量的区域上形成。这些对流云的降水可能在约2小时后通过与冷水池有关的抬升引发附近的新上升气流。聚类分析还表明，除了俄克拉荷马州西部土壤水分的空间格局外，土地利用和土壤质地还影响对流引发的位置。在没有大规模对流的情况下，对等效势能温度进行了聚类分析。该分析表明对流云首先在具有较高表面显热通量的区域上形成。这些对流云的降水可能在约2小时后通过与冷水池有关的抬升引发附近的新上升气流。聚类分析还表明，除了俄克拉荷马州西部土壤水分的空间格局外，土地利用和土壤质地还影响对流引发的位置。在没有大规模对流的情况下，对等效势能温度进行了聚类分析。该分析表明对流云首先在具有较高表面显热通量的区域上形成。这些对流云的降水可能在约2小时后通过与冷水池有关的抬升引发附近的新上升气流。聚类分析还表明，除了俄克拉荷马州西部土壤水分的空间格局外，土地利用和土壤质地还影响对流引发的位置。