海南北部地區夏季一次夜間雷暴天氣過程分析

■ 劉維 周黎明 佟樹軍 陳凱

2019年5月24日海南北部地區的一次夜間雷暴天氣過程發生在高層輻散、低層輻合的環流形勢下，大氣層結不穩定，大尺度抬升條件好，同時也具有較好的水汽條件；地面溫度上升引起的海陸風效應，觸發了此次夜間雷暴的發生發展；逆溫層的存在起到了積累不穩定能量的作用。

海南北部地區屬于熱帶海洋性氣候，海陸風效應明顯，雷暴日數多。加來地區11月—次年3月很少出現雷暴，而5—9月雷暴日較多，多以熱力性雷暴為主，多出現在午后或傍晚，持續時間一般小于4 h。

為了分析影響海南北部地區的夜間雷暴天氣過程，本文選取了2019年5月24日發生的一次夜間雷暴天氣過程作為典型個例分析。關于雷暴的發生條件，即大氣中存在條件不穩定層結、低層中有豐富的水汽、強的抬升條件，已經為國內外學者所認同。本文將對雷暴發生當日08時（北京時，下同）的大尺度環境背景場、地面風場和溫度場的演變情況以及02時和19時的探空資料等進行詳細分析。

1 天氣實況

2019年5月24日19：30—23：04海南北部地區發生了一次夜間雷暴天氣過程。18：27，對流云團已在海南省儋州市西面生成，最大回波強度超過50 dBz，對流云團范圍不大，成南北向分布，之后對流云團分別往南北兩方向延伸發展，寬度有所增加，最大回波強度中心范圍擴大，呈分散式分布，隨引導氣流向北偏東方向移動，19：30，移至臨高南部觀測站附近，觀測站雷雨過程開始。之后對流云團一直維持在觀測站西北面并往偏北方向移動，直至21：30，對流云團減弱擴散，最大回波強度45～50 dBz，降水云系覆蓋至觀測站，出現降水，23：04，對流云團減弱消散，累積降水量為8.8 mm，本次雷雨過程結束。

2 資料來源

本文的資料來源于常規地面和高空觀測資料、海南臨高南部觀測站2019年5月24日02時和19時探空資料、海口多普勒天氣雷達逐半小時基本反射率圖（圖1）以及海南省各觀測站逐時地面風和溫度定時觀測數據。

圖1 海口多普勒天氣雷達2019年5月24日不同時刻基本反射率圖

3 天氣形勢

3.1 地面、高空形勢

圖2是2019年5月24日08時地面天氣圖、850 hPa、700 hPa、500 hPa高空天氣圖，可以看出，海南島地面處于弱的西南低壓控制，海南島東面受偏東的弱脊影響，以東南風為主，低層有明顯的水汽輸送。高空200 hPa處于反氣旋式環流的控制下，以輻散氣流為主。500 hPa南支槽位于中南半島中部，副熱帶高壓位置偏南，海南島處于副熱帶高壓邊緣，以上升運動為主，海口站溫度露點差5.0 ℃，相對濕度較大。700、850 hPa槽線位于廣西至中南半島一帶，海南島處于槽前正渦度區，以上升運動為主，海口站溫度露點差分別為4.8 ℃和4.7 ℃，相對濕度較大。由此可見，海南島處于低層輻合、高層輻散的環流形勢下，大尺度抬升條件好，層結不穩定明顯。從地面到500 hPa高度層的相對濕度都較大，水汽條件好，具有較大的不穩定能量。

圖2 2019年5月24日08時地面和高空天氣圖

3.2 地面風場和溫度場

分析2019年5月24日逐小時海南島地面風場和溫度場資料（圖略）發現，09時海南島北部以西南風為主，溫度梯度呈東北—西南走向，觀測站風向250°，風速1 m/s，溫度28.4 ℃。隨著太陽輻射的增強，地面溫度升高，海陸風效應逐漸加強，北部沿海地區開始逐漸轉西北偏北風，13時在文昌到定安一帶形成了一個弱的風場輻合區，對應地面溫度大值區（33～34 ℃），溫度小值區（26～27 ℃）位于五指山一帶，觀測站風向250°，風速1 m/s，溫度32.5 ℃。之后溫度持續上升，最高溫度達到35～36 ℃，海陸風效應加強，風場輻合越來越明顯，并往西北方向移動。至16時，海南島東北部地區有對流云團生成，與風場輻合區相對應，此時觀測站風向轉東北風60°，風速3 m/s，氣溫32.8 ℃。海南島西部、北部地區，在17時前并無明顯的風場輻合，抬升作用不明顯，無對流云團生成，但西北部地區的地面溫度一直維持在較高水平，局地最大值達到35～36 ℃，不穩定能量逐漸積累，至17時才在海南島西北部和北部地區分別形成了一個明顯的風場輻合區，同時有對流云團生成發展，隨引導氣流往北偏東方向移動，此時觀測站風向80°，風速4 m/s，氣溫32.8 ℃。至19時，風場輻合區隨對流云團移至觀測站西邊，觀測站轉東南風140°，風速2 m/s，氣溫29.6 ℃，之后對流云團逐漸影響至本場。從上面的分析可以發現，海陸風效應引起的地面風場輻合是此次雷雨過程的關鍵性觸發條件，同時雷雨影響前會存在一個風向轉變，風速加大的過程，雷雨臨近后風速減小，溫度明顯降低。

3.3 對流不穩定參數分析

圖3是觀測站2019年5月24日02時和19時探空曲線，可以看出，02時大氣低層存在明顯逆溫層，溫度差2.6 ℃，地面溫度23.9 ℃。至19時，只在950～930 hPa高度層存在一弱的逆溫層，溫度差0.9 ℃，而此時地面溫度上升到29.6 ℃，表明隨著地面溫度的上升，逆溫層明顯減弱，不穩定度加強。另外逆溫層的存在有效抑制了能量的釋放，有利于不穩定能量的積累。

圖3 2019年5月24日02時和19時觀測站探空曲線（紅色曲線：溫度層結曲線，藍色曲線:狀態曲線，綠色曲線:露點層結曲線，單位：℃）

從不穩定能量上來看，0 2時自由對流高度（LFC）在740 hPa左右，而在LFC以上狀態曲線和溫度曲線相隔比較近，甚至在500 hPa以上接近重合，表明此時大氣中的對流抑制位能比較大，而對流有效位能比較小，大氣層結穩定。至19時，LFC在850 hPa左右，明顯下降，而且近地面還存在正的對流有效位能，并且在LFC以上，狀態曲線與溫度廓線之間的間隔明顯增大，最大相差4 ℃，表明此時大氣中對流不穩定能量明顯增強，大氣層結轉為不穩定狀態。

從風的垂直變化上來看，根據熱成風原理，02時風隨高度順轉，表明整層大氣處于暖平流的控制下，大氣處于穩定的狀態。至19時，在500 hPa以下風隨高度順轉，處于暖平流的控制，而500 hPa以上風隨高度逆轉，處于冷平流的控制，下暖上冷的環流形勢，有利于不穩定天氣的發生發展。

從水汽的垂直分布上來看，在540 hPa高度層以下，溫度露點差維持在3 ℃左右，在700～600 hPa高度層存在一相對干的濕層，溫度露點差在6 ℃左右，表明此時大氣中相對濕度大，水汽條件好。至19時，在800 hPa以下以及550～465 hPa，溫度露點差仍然維持在3 ℃左右，相對濕度變化不大，而在800～550hPa，溫度露點差明顯增大，最大值在17 ℃，相對濕度小，表明此時大氣中層存在明顯的干空氣侵入過程，對雷雨天氣過程的發生、發展和維持起到了促進作用。

深入閱讀

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