郑艳 林正扬 蒋贤玲

（1 海南省南海气象防灾减灾重点实验室，海口 570203；2 海南省气象台，海口 570203；3 海南省三沙市气象局，三沙 573199）

0 引言

龙卷是最强烈的强对流天气，最大地面风速可达140 m /s，因其具有突发性强、生命史短等特点，实际业务预报和预警难度较大。随着我国多普勒雷达陆续布网投入业务应用，业务一线的预报员[1-7]先后对广东、江苏、安徽、湖南和东北地区多个龙卷个例的雷达回波特征进行分析，为龙卷业务监测和短临预警提供依据。

近年来，多位学者对中国以及区域的龙卷时空特征和环境条件进行统计分析，以期实现对龙卷这种小概率的极端天气用相似法进行统计预报[8]。王秀明等[9]对发生在东北的13个龙卷个例环境特征进行分析，表明东北龙卷多发生在东北冷涡背景下，直接影响系统为冷涡南侧次天气尺度短波槽，且常出现在槽区或前倾槽后，龙卷风暴主要由干线及其伴随的强边界层辐合触发。曾明剑等[10]对江苏梅雨期龙卷天气的环境特征进行合成分析，表明地面中尺度气旋的右侧附近（100 km）、对流层低层中尺度低涡右下方约200～300 km处和低空急流左后侧之间区域是龙卷易发区。黄先香等[11]分析珠江三角洲台风龙卷的活动特征，指出多数龙卷位于台风中心的东北象限，台风中心在广东湛江—广西东南部或北部湾附近时是珠江三角洲龙卷发生的高风险期。范雯杰等[12]对1961—2010年中国165次EF2或以上级强龙卷统计分析表明，强龙卷主要分布在中国江淮地区、两湖平原、华南地区、东北地区和华北地区东南部等平原地区。

海南省属于热带海洋性气候，也是我国龙卷多发的省份之一[13]，EF2级龙卷往往造成重大的人员伤亡和财产损失，加强龙卷过程统计分析对防灾减灾意义重大。目前对海南龙卷的研究仅限于个例分析[14-17]。本文对2004—2019年海南龙卷进行分类统计分析，以期对热带地区的龙卷预报预警提供依据和参考。

1 资料来源和个例说明

1.1 资料来源

龙卷资料主要来源于《海南省气象灾情报表》《海南省气象灾害大事记》《中国气象灾害年鉴》等。2004年以来，收到灾情后，海南省气象台和市县气象局相关人员一般均能在第一时间赶赴受灾地进行实地调查、走访，结合加密自动站和雷达资料等对龙卷进行定级，并通过灾情直报系统上传至中国气象局。

1.2 个例统计范围和分类

龙卷个例仅限于出现在海南岛及其沿海（不包括南海海域）的陆龙卷和水龙卷。我国龙卷主要分为西风带龙卷和热带气旋龙卷[18-19]。在弱的大尺度大气背景下，由于午后海陆热力差异，海南岛北半部地区维持的中尺度海陆风辐合线触发的龙卷不能归属为西风带龙卷，因此本文将海南陆龙卷分为热带气旋龙卷和非热带气旋龙卷。

2004—2019年，海南共有8次热带气旋龙卷过程、10个龙卷，20次非热带气旋龙卷过程、21个龙卷，3次水龙卷过程、3个龙卷。

2 热带气旋龙卷统计特征

2.1 热带气旋龙卷时间分布

表1给出了2004—2019年海南热带气旋龙卷过程概况。海南热带气旋龙卷均出现在8—10月，其中9月最为多发，占总数的62.5%。热带气旋龙卷主要发生在夜间到次日凌晨，其中有8个龙卷的发生起始时间在21时—次日06时，占到总数的80%，另外2个龙卷发生在傍晚17—18时。夜间到次日凌晨正是中低层干冷空气容易向南侵入海南岛的时段，中低层干冷空气激发热带气旋外围螺旋雨带中的超级单体产生，同时增大低层垂直风切变，从而引发龙卷[14]。珠江三角洲热带气旋龙卷主要发生在白天（10—20 时），白天经过太阳辐射后，大气层结最不稳定、强对流天气最易发生，夜间20时—次日06时龙卷较少发生[11]。海南热带气旋龙卷与珠江三角洲热带气旋龙卷的形成机理可能有所不同。

表1 2004—2019年海南热带气旋龙卷过程概况Table 1 Tropical cyclone tornado survey in Hainan Province in 2004—2019

2.2 龙卷与台风路径

海南热带气旋龙卷主要由台风或强台风引发的，约占总数90%，与中国热带气旋龙卷特征不一致[20]。按照龙卷落区与同时刻台风的相对位置将8次热带气旋龙卷过程分为3类（图1）：1）龙卷发生在台风移动方向右后侧，占总数50%；2）龙卷发生在台风移动方向左前侧，约占总数40%；3）龙卷发生在台风移动方向右前侧，约占总数10%。

1类特征：均为秋季台风（9—10月），龙卷发生时台风强度为12～15级（台风或强台风级），龙卷强度为EF2级。海南岛南部西行的台风引发的龙卷出现在东部沿海，龙卷发生时台风位于109°—110°E、16°—17°N（图1a）；海南岛中部西行的台风引发的龙卷出现在北部沿海，龙卷发生时台风位于北部湾海面。这类龙卷发生时台风距离龙卷发生地200～300 km（图1b）。

图1 2004—2019年海南引发龙卷的台风路径（+代表龙卷落区；代表龙卷发生时台风位置）Fig. 1 The path of the typhoon that triggered the tornado in Hainan Province in 2004—2019（+：tornado；：typhoon position）

2类特征：8—9月台风自海南岛东部西北行；龙卷发生时台风强度为12～15级（台风或强台风级）；龙卷强度较1类偏弱，秋季台风引发的龙卷为EF1级，夏季台风引发的龙卷更弱为EF0级；龙卷出现在北部沿海；龙卷发生时台风位于109°—110°E、16°—17°N，距离龙卷发生地220～440 km（图1c）。

3类特征：2019年8月29日凌晨1912“杨柳”台风在南海中部向海南岛南部西行过程中台前飑线中的超级单体引发了屯昌、儋州、白沙系列龙卷，龙卷最大强度为EF2级；龙卷发生时台风强度为9级（热带风暴级）；龙卷出现在内陆地区；龙卷发生时台风距离龙卷发生地约400 km（图1d）。

3 非热带气旋龙卷统计特征

3.1 非热带气旋龙卷时空分布

表2给出了2004—2019年海南非热带气旋龙卷过程概况。海南非热带气旋龙卷主要出现在春季（3—5月），其中以5月最为多发，占总数的30%。超过90%的非热带气旋龙卷发生在午后13—17时，龙卷落区位于海南岛北部和东部沿海地区，其中海口最多为10个，约占总数47.6%（图2）；白天地面太阳辐射加热迅速增大的CAPE值为超级单体风暴的生成提供了有利的环境条件，海陆风效应而显著增大低层垂直风切变午后由于海陆热力差异，海南岛北半部地区维持的中尺度海陆风辐合线触发的龙卷[15]。

3.2 非热带气旋龙卷分类

3.2.1 海风锋引发龙卷

海风锋引发的龙卷落区位于海南岛北部地区，最强可达EF2级。边界层中β尺度海风锋辐合线是这类龙卷发生、发展的关键因素[15-16]。龙卷发生当日地面西南热低压中心一般在四川盆地附近维持，海南岛处于低压槽控制下，受持续偏南风影响，白天最高气温北部地区普遍升至36～38 ℃，午后海陆风效应增强，海南岛北部地区维持中尺度海风锋辐合线；大气环境整层较干，特别是中层干层显著，环境温度垂直递减率较大，且低层垂直风切变较大。雷暴在海风锋辐合线附近触发从而引发龙卷。

3.2.2 干冷空气引发龙卷

干冷空气引发的龙卷落区位于海南岛北部和东部地区，强度较海风锋引发的龙卷偏弱，约23%为EF1级，其余77%为EF0级。边界层切变线是这类龙卷发生、发展的关键因素。龙卷发生当日08时，地面锋面一般位于华南沿海，925 hPa切变线南压至海南岛北部地区，东路冷空气（地面冷高中心在110°E以东）为东北风与东南风切变，西路冷空气（地面冷高中心在110°E以西）为西北风与东南风切变；大气环境中层（600 hPa附近）干层显著，环境温度垂直递减率较大，且低层垂直风切变较大。雷暴在切变线附近触发从而引发龙卷。

表2 2004—2019年海南非热带气旋龙卷过程概况Table 2 Non-tropical Cyclone Tornado survey in Hainan Province in 2004-2019

图2 2004—2019年海南非热带气旋龙卷个数分布Fig.2 Number distribution of Non-tropical Cyclone Tornado in Hainan Province in 2004—2019

4 水龙卷

2004—2019年，海南共观测到3次水龙卷过程，均出现在海南岛西部的儋州和昌江沿海，强度为EF0级（表3），较2016年深圳宝安机场附近水龙卷以及2017年东洞庭湖水龙卷明细偏弱[21-22]。由于水龙卷对生命财产没有造成明显的影响，目前海南还没有对水龙卷进行过详细分析。

表3 2004—2019年海南水龙卷过程概况Table 3 Waterspout survey in Hainan Province in 2004-2019

5 结论

通过统计分析2004—2019年海南岛龙卷过程，得到了如下结论：

1）热带气旋龙卷均出现在8—10月，其中以9月最为多发，主要发生在夜间到次日凌晨；约90%的龙卷是由台风或强台风引发的，龙卷发生时台风中心距离龙卷发生地约200～400 km；海南岛南部西行的台风引发的龙卷出现在东部沿海，中部西行的台风引发的龙卷出现在北部沿海，东部西北行的台风龙卷出现在北部沿海。

2）非热带气旋龙卷主要出现在春季，其中以5月最为多发，超过90%的非热带气旋龙卷发生在13—17时；海风锋引发的龙卷落区位于海南岛北部地区，最强可达EF2级，边界层中β尺度海风锋辐合线是这类龙卷发生、发展的关键因素；干冷空气引发的龙卷落区位于海南岛北部和东部地区，约23%为EF1级，其余77%为EF0级，边界层切变线是这类龙卷发生、发展的关键因素。

另外，目前海南还没有对水龙卷进行过详细分析，有待于今后进一步研究。