海南北部地區(qū)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(qū)的一次夜間雷暴天氣過程發(fā)生在高層輻散、低層輻合的環(huán)流形勢(shì)下，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，大尺度抬升條件好，同時(shí)也具有較好的水汽條件；地面溫度上升引起的海陸風(fēng)效應(yīng)，觸發(fā)了此次夜間雷暴的發(fā)生發(fā)展；逆溫層的存在起到了積累不穩(wěn)定能量的作用。

海南北部地區(qū)屬于熱帶海洋性氣候，海陸風(fēng)效應(yīng)明顯，雷暴日數(shù)多。加來地區(qū)11月—次年3月很少出現(xiàn)雷暴，而5—9月雷暴日較多，多以熱力性雷暴為主，多出現(xiàn)在午后或傍晚，持續(xù)時(shí)間一般小于4 h。

為了分析影響海南北部地區(qū)的夜間雷暴天氣過程，本文選取了2019年5月24日發(fā)生的一次夜間雷暴天氣過程作為典型個(gè)例分析。關(guān)于雷暴的發(fā)生條件，即大氣中存在條件不穩(wěn)定層結(jié)、低層中有豐富的水汽、強(qiáng)的抬升條件，已經(jīng)為國內(nèi)外學(xué)者所認(rèn)同。本文將對(duì)雷暴發(fā)生當(dāng)日08時(shí)（北京時(shí)，下同）的大尺度環(huán)境背景場(chǎng)、地面風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)的演變情況以及02時(shí)和19時(shí)的探空資料等進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 天氣實(shí)況

2019年5月24日19：30—23：04海南北部地區(qū)發(fā)生了一次夜間雷暴天氣過程。18：27，對(duì)流云團(tuán)已在海南省儋州市西面生成，最大回波強(qiáng)度超過50 dBz，對(duì)流云團(tuán)范圍不大，成南北向分布，之后對(duì)流云團(tuán)分別往南北兩方向延伸發(fā)展，寬度有所增加，最大回波強(qiáng)度中心范圍擴(kuò)大，呈分散式分布，隨引導(dǎo)氣流向北偏東方向移動(dòng)，19：30，移至臨高南部觀測(cè)站附近，觀測(cè)站雷雨過程開始。之后對(duì)流云團(tuán)一直維持在觀測(cè)站西北面并往偏北方向移動(dòng)，直至21：30，對(duì)流云團(tuán)減弱擴(kuò)散，最大回波強(qiáng)度45～50 dBz，降水云系覆蓋至觀測(cè)站，出現(xiàn)降水，23：04，對(duì)流云團(tuán)減弱消散，累積降水量為8.8 mm，本次雷雨過程結(jié)束。

2 資料來源

本文的資料來源于常規(guī)地面和高空觀測(cè)資料、海南臨高南部觀測(cè)站2019年5月24日02時(shí)和19時(shí)探空資料、海口多普勒天氣雷達(dá)逐半小時(shí)基本反射率圖（圖1）以及海南省各觀測(cè)站逐時(shí)地面風(fēng)和溫度定時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

圖1 ?？诙嗥绽仗鞖饫走_(dá)2019年5月24日不同時(shí)刻基本反射率圖

3 天氣形勢(shì)

3.1 地面、高空形勢(shì)

圖2是2019年5月24日08時(shí)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(fēng)為主，低層有明顯的水汽輸送。高空200 hPa處于反氣旋式環(huán)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(yùn)動(dòng)為主，海口站溫度露點(diǎn)差5.0 ℃，相對(duì)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(qū)，以上升運(yùn)動(dòng)為主，?？谡緶囟嚷饵c(diǎn)差分別為4.8 ℃和4.7 ℃，相對(duì)濕度較大。由此可見，海南島處于低層輻合、高層輻散的環(huán)流形勢(shì)下，大尺度抬升條件好，層結(jié)不穩(wěn)定明顯。從地面到500 hPa高度層的相對(duì)濕度都較大，水汽條件好，具有較大的不穩(wěn)定能量。

圖2 2019年5月24日08時(shí)地面和高空天氣圖

3.2 地面風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)

分析2019年5月24日逐小時(shí)海南島地面風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)資料（圖略）發(fā)現(xiàn)，09時(shí)海南島北部以西南風(fēng)為主，溫度梯度呈東北—西南走向，觀測(cè)站風(fēng)向250°，風(fēng)速1 m/s，溫度28.4 ℃。隨著太陽輻射的增強(qiáng)，地面溫度升高，海陸風(fēng)效應(yīng)逐漸加強(qiáng)，北部沿海地區(qū)開始逐漸轉(zhuǎn)西北偏北風(fēng)，13時(shí)在文昌到定安一帶形成了一個(gè)弱的風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)，對(duì)應(yīng)地面溫度大值區(qū)（33～34 ℃），溫度小值區(qū)（26～27 ℃）位于五指山一帶，觀測(cè)站風(fēng)向250°，風(fēng)速1 m/s，溫度32.5 ℃。之后溫度持續(xù)上升，最高溫度達(dá)到35～36 ℃，海陸風(fēng)效應(yīng)加強(qiáng)，風(fēng)場(chǎng)輻合越來越明顯，并往西北方向移動(dòng)。至16時(shí)，海南島東北部地區(qū)有對(duì)流云團(tuán)生成，與風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)相對(duì)應(yīng)，此時(shí)觀測(cè)站風(fēng)向轉(zhuǎn)東北風(fēng)60°，風(fēng)速3 m/s，氣溫32.8 ℃。海南島西部、北部地區(qū)，在17時(shí)前并無明顯的風(fēng)場(chǎng)輻合，抬升作用不明顯，無對(duì)流云團(tuán)生成，但西北部地區(qū)的地面溫度一直維持在較高水平，局地最大值達(dá)到35～36 ℃，不穩(wěn)定能量逐漸積累，至17時(shí)才在海南島西北部和北部地區(qū)分別形成了一個(gè)明顯的風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)，同時(shí)有對(duì)流云團(tuán)生成發(fā)展，隨引導(dǎo)氣流往北偏東方向移動(dòng)，此時(shí)觀測(cè)站風(fēng)向80°，風(fēng)速4 m/s，氣溫32.8 ℃。至19時(shí)，風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)隨對(duì)流云團(tuán)移至觀測(cè)站西邊，觀測(cè)站轉(zhuǎn)東南風(fēng)140°，風(fēng)速2 m/s，氣溫29.6 ℃，之后對(duì)流云團(tuán)逐漸影響至本場(chǎng)。從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，海陸風(fēng)效應(yīng)引起的地面風(fēng)場(chǎng)輻合是此次雷雨過程的關(guān)鍵性觸發(fā)條件，同時(shí)雷雨影響前會(huì)存在一個(gè)風(fēng)向轉(zhuǎn)變，風(fēng)速加大的過程，雷雨臨近后風(fēng)速減小，溫度明顯降低。

3.3 對(duì)流不穩(wěn)定參數(shù)分析

圖3是觀測(cè)站2019年5月24日02時(shí)和19時(shí)探空曲線，可以看出，02時(shí)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(shí)，只在950～930 hPa高度層存在一弱的逆溫層，溫度差0.9 ℃，而此時(shí)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(wěn)定度加強(qiáng)。另外逆溫層的存在有效抑制了能量的釋放，有利于不穩(wěn)定能量的積累。

圖3 2019年5月24日02時(shí)和19時(shí)觀測(cè)站探空曲線（紅色曲線：溫度層結(jié)曲線，藍(lán)色曲線:狀態(tài)曲線，綠色曲線:露點(diǎn)層結(jié)曲線，單位：℃）

從不穩(wěn)定能量上來看，0 2時(shí)自由對(duì)流高度（LFC）在740 hPa左右，而在LFC以上狀態(tài)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(shí)大氣中的對(duì)流抑制位能比較大，而對(duì)流有效位能比較小，大氣層結(jié)穩(wěn)定。至19時(shí)，LFC在850 hPa左右，明顯下降，而且近地面還存在正的對(duì)流有效位能，并且在LFC以上，狀態(tài)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(shí)大氣中對(duì)流不穩(wěn)定能量明顯增強(qiáng)，大氣層結(jié)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)。

從風(fēng)的垂直變化上來看，根據(jù)熱成風(fēng)原理，02時(shí)風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，表明整層大氣處于暖平流的控制下，大氣處于穩(wěn)定的狀態(tài)。至19時(shí)，在500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，處于暖平流的控制，而500 hPa以上風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，處于冷平流的控制，下暖上冷的環(huán)流形勢(shì)，有利于不穩(wěn)定天氣的發(fā)生發(fā)展。

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

深入閱讀

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