近日，厦门大学海洋与地球学院张慕容助理教授团队在沿海地区极端暴雨组织化方面取得新进展。相关成果以“Impacts of Small-Scale Terrain on the Organization of an Extreme-Rainfall-Producing MCS Over the Southeastern Coast of China”为题，发表于期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres。研究结合多源观测资料与对流可分辨数值模拟，揭示了沿海连续小尺度地形通过调制对流热动力环境和冷池演变，促进引发极端暴雨的中尺度对流系统（MCS）组织化发展的物理机制。

研究背景

以福建为代表的东南沿海地区是我国前汛期暴雨的高发区之一，与传统研究较为关注的华南沿海地区相比，东南沿海地区地形高度更高、多尺度结构更为复杂，沿岸广泛分布着片状、漏斗状等水平尺度小于100 km的小尺度丘陵地形（图1a）。以往研究更多关注大型山脉或某一特定地形单元的作用，但对于连续的小尺度地形如何影响该区域极端降水MCS的组织化过程，目前仍缺乏深入认识。

图1.（a）东南沿海地形分布；（b）极端暴雨事件13小时累计降水观测。

研究结果

为解决上述问题，研究团队基于2018年5月7日一次突破厦门历史记录的极端暖区暴雨过程（图1b），综合利用观测资料、对流可分辨数值模拟以及地形敏感性试验，系统探讨了连续小尺度地形如何让原本分散的雷暴云团“排队”集结，最终发展成持续性强降水系统。

观测分析表明，本次极端暴雨过程发生在弱天气尺度强迫背景下，是一次典型的锋前暖区暴雨事件。对流触发后，多个对流单体逐渐合并、并向东北方向移动，同时在成熟对流系统的西南侧不断有新对流单体生成，最终形成明显的“列车效应”，给厦门等地带来持续性强降水。为了进一步定量揭示小尺度地形的作用，研究团队利用WRF模式开展地形敏感性试验，并采用Barnes filter方法系统移除了研究区域内水平尺度小于100 km的小尺度地形。结果显示，与控制试验（CTRL）相比，在移除小尺度地形后（NO_SM），13小时累计降水量极值减少了73.9%，原本能够快速升尺度增长的对流单体，在触发后始终保持较为离散的状态（图2a, b）。

图2. 基于数值模拟的小尺度地形移除前后MCS组织形态（a, b）、区域平均0-6 km垂直风切变（c）、地面冷池与风场分布（d, e）的对比。

热动力诊断进一步揭示了小尺度地形促进MCS组织化的关键机制。一方面，小尺度地形使沿对流触发边界方向的垂直风切变增强，而垂直于边界方向的风切变减弱，从而为对流单体间的合并提供了更加有利的动力环境（图2c）。值得注意的是，虽然低层季风气流并非像华南沿海那样近乎垂直地冲击海岸，而是以斜向方式进入东南沿海地区，连续分布的小尺度丘陵仍能够通过地形阻挡限制水汽向内陆输送，从而促进沿海地区的水汽汇聚。另一方面，连续分布的漏斗状小山丘还发挥了类似“冷空气坝”的作用，阻滞并增强冷池（图2d, e）。在MCS组织化初期，地形调制的垂直风切变和增强的水汽辐合共同促进了冷池的合并。随后，合并后的冷池首先受到一处漏斗状地形的阻挡；进入成熟阶段后，又受到下游另一处漏斗状地形的进一步约束，使冷池减速并增强。增强后的冷池与环境低层暖湿气流之间维持辐合，从而形成持续的中尺度辐合线，不断激发新的雷暴产生、合并，最终促进对流系统发展为“列车”状MCS（图3）。

图3. 地形对（a）MCS组织化初期与（b）成熟时期的影响机制概念图

研究意义及展望

上述研究结果首次详细揭示，即使在低层季风气流与海岸线相对更平行的情况下，沿岸地区的小尺度地形仍可能成为促进线状MCS组织化的高效驱动因素。特别是连续小尺度丘陵通过对冷池的接力“塑造”作用，对极端降水的形成具有不容忽视的影响。未来，其他相关因素（如海陆差异、海表温度）与小尺度地形如何协同影响对流系统的发生发展仍值得进一步研究。相关认识也有望为沿海地区极端暴雨的精细化预报提供新的科学依据。

研究团队及资助

该论文第一作者为厦门大学海洋与地球学院2021级本科毕业生计铮，通讯作者为张慕容助理教授，合作者还包括清华大学地球系统科学系林岩銮教授、厦门市海峡气象开放重点实验室黄亦鹏副研究员。研究获国家自然科学基金项目（42305001）和厦门市海峡气象开放重点实验室课题（HXQX202304）联合资助；特别感谢厦门大学海洋科学拔尖学生培养基地对计铮同学本科阶段的支持。

论文来源及链接

Ji, Z., Zhang, M.*, Lin, Y., & Huang, Y. (2026). Impacts of small-scale terrain on the organization of an extreme-rainfall-producing MCS over the southeastern coast of China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 131, e2026JD046986.https://doi.org/10.1029/2026JD046986

文图│计铮，张慕容

编辑 | 苏颖

 审核 | 林光星 曹知勉