2016年4月11日海南島北部強對流天氣過程分析

張小弘 馬明明

摘要 本文利用常規探空和地面資料、中尺度自動站資料和多普勒雷達資料等，對2016年4月11日海南島強對流天氣背景和演變進行了分析和總結。結果表明，此次強對流過程出現了短時強降水、雷雨大風和冰雹等天氣，具有風力強、中尺度強、風暴系統明顯、局地性強和災情嚴重等特點。颮線是此次強對流天氣發生的主要觸發機制，海南島北部地區的平坦地形、華南中層的干急流以及較大的垂直風切變可能是強風暴系統發展和維持的主要因素。

關鍵詞 短時強降水；雷雨；大風；強對流天氣；海南島；2016年4月11日

中圖分類號 P458.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）12-0199-04

強對流天氣主要包括短時強降水、冰雹、颮、龍卷風和雷暴等，具有尺度小、突發性強、生命周期短、破壞力強等特點，常發生于春夏之交，給人們的生命和財產安全帶來嚴重的威脅，成為天氣預報業務工作中重點和難點之一。強對流天氣的生成、發展和移動與地面狀況、熱力作用、大尺度天氣系統、大氣不穩定性和垂直風切變強度密切相關[1-2]。Johns等[3]認為，所有的強局地風暴都與深對流有關。Lilly[4-5]研究了螺旋度在形成超級雷暴單體中的作用，指出強對流風暴具有高螺旋度特征，較大的螺旋度抑制了湍流擴散，阻礙了擾動能量串級，對超級單體風暴的穩定維持有重要作用。王堅紅等[6]研究天津地區一次強對流天氣過程，發現較大的螺旋度與強對流天氣及其中尺度系統發生、發展存在著較好的對應關系。丁一匯等[7]研究1998年中國大洪水時期的水汽收支，指出水汽通量最大輻合區與強降水區相對應，暴雨區的水汽輻合是由大尺度（甚至半球尺度）水汽輸送造成的，來自南海和孟加拉灣的水汽輸送是中國夏季強降水的重要條件之一。此外，李軍霞等[8]、周宏偉等[9]、耿建軍等[10]研究發現，中尺度渦旋、逆向風、低空急流等特征在臨近預報中發揮較大作用。

2016年4月10日夜間，海南島西部和東部海面、瓊州海峽以及海南島北部陸地出現強雷暴天氣。此次過程具有發展迅速、強度強、移動快、歷時短的特點，導致儋州、海口、定安、文昌等地短時間內出現不同程度的人員傷亡和財產損失。此次強對流天氣的主要天氣系統為一個颮線系統，此颮線系統從廣西移向北部灣海面，之后在海南島北部不斷發展并最終形成超級單體風暴。

1 過程概況及災情

2016年4月11日0：00—8：00，受弱冷空氣、低層切變和南支槽共同影響，海南出現了雷雨大風和短時強降水、冰雹等強對流天氣。海南島西部和東部海面、瓊洲海峽以及北部陸地先后出現了雷雨大風和短時強降水的強對流天氣，海口和文昌普遍出現大風降雨天氣。最大降水量出現在文昌錦山鎮，為76.7 mm，文昌北部和海口普遍出現8級以上的雷雨大風，其中海口局地陣風達11級，文昌鋪前和翁田鎮陣風達10級（圖1～2），2：00前后儋州市峨蔓地區出現冰雹，冰雹直徑>10 mm。

此次強對流天氣具有如下3個特點：一是發展迅速，在北部灣北部海面，從初始零散的對流回波發展成具有規模的強回波帶只經歷了70 min左右；二是強度強，從雷達等資料分析，在此次強對流影響過程中，強回波最大值始終在60 dBZ以上，最強時達到77 dBZ，過程中出現了冰雹、雷雨大風和短時強降水等天氣，其中測得最大陣風達11級，最大小時雨量達56 mm；三是移動快、歷時短，從11日2：00左右影響海南島西北部近海到4：30左右移到海南島東北部海面，1.5 h移動距離大約240 km。

此次過程造成了極為嚴重的損失，海口、儋州、定安等地在短時間內出現了不同程度的人員傷亡和財產損失。儋州市北部海面出現大風天氣，最大陣風達9級，大風造成7艘漁船被吹翻，3人死亡，5人失蹤；海口市有4個路段積水、7條輸電線路停電、954株樹木倒伏；定安地區損壞房屋7間，受災36人，牲畜死亡1頭，家禽死亡109只。另外，儋州市峨蔓地區出現冰雹，并伴有6級陣風，冰雹直徑>10 mm；受冰雹天氣影響，木棠鎮黑皮冬瓜受災約100 hm2，西瓜受災約53.33 hm2。

2 大尺度環境條件

2.1 環流背景

從4月10日8：00高空形勢（圖3）可以看出，500 hPa副高控制了南海的中部和南部地區，南支槽維持在110°E附近，位于廣西東部至廣東西南部。700 hPa西風槽也位于110°E附近，從槽后的西北西風引導地面的冷空氣擴散南下，與副熱帶高壓外圍的西南暖濕氣流在江南到華南一帶形成切變，850 hPa和925 hPa切變線位于江南南部到華南中部一帶；此時，海南島北部和雷州半島附近位于低空西南急流的左前側，500 hPa干舌位于廣東東南部到海南島的東南部，但低層比濕較大的濕區位于“兩廣”以北到長江以南一帶地區，海南島的濕度條件和水汽條件并不是特別好。從地面場來看，海南受西風槽后的西北氣流影響，可以看到冷空氣不斷由北向南擴散，海南位于北高南低的背景下，因此海南島北半部地區一直維持北到東北風和偏南風中尺度切變線。

2.2 地面中β尺度輻合線

研究表明，陣風鋒和海風鋒相互碰撞，在交叉處有強對流天氣的形成[11]。從海南島區域加密自動站10 min平均風向、風速（圖4）可以清楚看到中β尺度的輻合線存在。10日白天，海南主要受西南熱低壓控制，海南處在熱低壓東南部，近地層以偏南風為主。午后，由于海陸風效應的影響，海南島西南部出現了東北風，因而海南島北部出現了1條東北風和偏南風的中β尺度輻合切變線。從圖4（b）（c）（d）可以看出，夜間該中β尺度輻合切變線仍持續維持，并于11日5：00隨著冷平流向南擴散移動。該中β尺度輻合切變線與弓形回波前沿陣風鋒的相遇不僅加劇了強對流天氣的強度，更加有助于其維持。

2.3 探空資料分析

分析海口10日20：00的探空資料（圖5），等飽和曲線和層結曲線顯示為“S”形，850 hPa以下為倒“V”形，850 hPa以下較潮濕，溫度露點差小，LI為-1.79 ℃，SI為-3.6 ℃，850 hPa與500 hPa的假相當位溫差達25 ℃，有利于短時歷時強降水的條件。從能量指數來看，低層有明顯的對流不穩定層結。20：00海口站垂直切變非常大，925 hPa與700 hPa之間的垂直風切變達到5.42×10-3/s，有利于強對流天氣的發生。20：00北海站和陽江站上空均存在強烈的不穩定，925 hPa與700 hPa之間的垂直切變也較大，北海垂直風切變達到6.3×10-3/s。因此，10日夜間整個華南沿海一直到海南島北部地區均處于不穩定層結中。從衛星云圖演變來看，500 hPa西風槽南側的北部灣北部海面存在雷暴云團，自西向東移動過程中，由于其前方為層結不穩定區域，因而該雷暴云團在東移過程中得到了強烈的發展。從衛星云圖動畫來看，11日8：00前后500 hPa高空槽云系越過了110°E后，海南島北部的強對流天氣基本趨于結束。

3 中尺度颮線風暴系統及演變

3.1 多單體帶狀回波特征

從海口的多普勒雷達監測可以看出，此次強對流天氣是受到颮線系統的影響。11日1：00颮線從北部灣海面向東南方向移動，靠近海南西部近海，之后向偏東方向移動，自西向東影響海南島北部地區。颮線系統發展十分強烈，11日4：00颮線系統東南側出現了非常清楚的陣風鋒（圖6），同時伴隨強烈的大風過程。從10 min平均風風場來看，10日夜間到11日凌晨，由于北方弱冷空氣的滲透，海南島北部地區始終維持東北—西南向的中尺度輻合。颮線系統自西向東影響海南北部地區時，移動過程中與中尺度輻合線的相遇使其得到維持和發展，造成海南北部地區強烈對流天氣的發生。

分析颮線的演變過程（圖7）可知，11日1：55，颮線系統由A、B、C 3個雷暴云團組成，在東移過程中，B雷暴系統速度加快；2：44，B雷暴系統已經追上C雷暴云團，此時颮線系統顯示為一個準東北—西南向，逐漸演變成“S”形回波，繼續東移到雷達站的時候，入流非常強烈；3：22，“S”形回波逐漸演變成弓形回波；5：13東移到文昌等地區。整個過程中，A雷暴云團始終相對獨立，從發展直至消亡一直位于颮線系統的南端。1：24—1：55，超級單體A的最大反射率因子維持在65 dBZ以上，中高層回波懸垂和低層弱回波區的強雹暴回波特征十分明顯。對比同時次徑向速度（圖8）發現，整個颮線系統的后側入流非常清楚，2：19，后側入流出現速度模糊，并且此時近地層風速明顯增大。4：18，颮線系統從文昌東移出海，最大陣風風速達到36.5 m/s。颮線過程的徑向速度非常大，造成明顯的大風天氣。

分析A、B、C 3個云團的結構特征，從剖面圖可以看到A、B、C 3個云團在靠近海南島西部陸地時都是以一個超級單體形狀存在，伸展高度較高，在40 dBZ以上的回波都伸展到9 km以上，并且3個云團在底層存在弱回波區，中高層回波懸垂。從速度垂直剖面圖來看，A、B、C 3個云團排列都有一個中尺度氣旋；從結構場來看，3個云團靠近海南島西部地區時，演變為超級單體，尤其A云團強度非常強，在靠近陸地時強度達到70 dBZ，在儋州附近造成了大風冰雹天氣過程。

3.2 弓形回波特征及陣風鋒

由前可知，在11日2：44，B云團追上C云團并合并，具有雷暴大風的弓形回波特征。B云團和C云團發展期間，均有較強的后側入流氣流，其合并成為一支入流急流。3：15之后，弓形回波特征更加明顯，并在其東移過程中造成文昌北部地區10級大風。在1：24—4：11，強對流天氣過程中一直可見明顯的陣風鋒，位于弓形回波前沿，二者移速相近，距離維持。

4 結論

（1）2016年4月11日0：00—8：00海南島北部強對流天氣過程是由有利的天氣尺度背景和中小尺度背景相互配合形成的，西風槽、切變線、低空急流和中β尺度輻合線相互配合均為強對流天氣的形成及維持提供有利條件。

（2）超級單體風暴的強中尺度對流系統是導致雷暴大風的風力強、局地性強和災害嚴重的主要原因。

（3）中尺度對流天氣系統在海南島西北部觸發，并在東移過程中發展為超級單體風暴，主要是由于海南島北部地區存在更有利強中尺度對流系統產生的環境條件。

（4）多單體帶狀回波和弓形回波的長時間維持導致了海南島北部雷暴大風天氣。

5 參考文獻

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