1 引言

龙卷是小概率灾害天气事件，中国龙卷年均发生次数不及美国十分之一，主要发生在江淮、华南、东北、华北和两湖平原等地区，广东沿海是其中一个龙卷多发区(孙继松等，2014；范雯杰等，2015)。从影响的天气系统类别看，龙卷大致可以分为两类，分别是西风带系统龙卷和台风龙卷，还有极少数为其他类别，如热带地区非典型超级单体引发的龙卷(郑艳等，2017)。在西风带系统龙卷研究方面，一些学者(俞小鼎等, 2006b, 2008；郑媛媛等，2009；张一平等，2012；王秀明等，2015；Meng，et al，2014；朱江山等，2015；Yao，et al，2015；张小玲等，2016；曾明剑等，2016)从龙卷个例和气候统计方面研究其发生的环流背景和雷达回波特征；钱维宏等(2017)采用数值模式初始场分解出扰动变量评估模式对产生阜宁龙卷扰动系统的预报能力。郑永光等(2016)与Meng等(2014)对龙卷灾害进行了详细的现场调查分析。在飓风龙卷研究方面，美国较早，始于20世纪50年代(Malkin，et al，1953)，70年代之前的研究集中在龙卷发生时间、地点和环境条件等气候方面，Smith(1965)和Pearson等(1965)指出，相对于飓风的移动方向，距离飓风中心180—460 km右前象限或东北象限为龙卷的易发区。Hill等(1966)分析飓风龙卷的方位角分布指出，龙卷相对于其移动方向右前象限，出现在东北象限的几率更大。Novlan等(1974)在Hill等(1966)的基础上研究至1972年，依然表明相对于飓风中心的东北象限为龙卷多发区。2004年9月15—17日飓风Ivan的外围雨带上产生了118个龙卷，其中多数发生在飓风中心的东北部(Edwards, 2012)。陈联寿等(1979)指出，中国台风龙卷大多发生在距离台风中心300—400 km的右前象限。沈树勤(1990)分析江苏11个台前龙卷表明，龙卷一般发生在台风运动方向的右前象限。徐继业等(2001)研究登陆台风龙卷个例表明，中尺度辐合中心与龙卷发生密切相关，中层强风和低湿及空气潮湿不稳定亦是龙卷形成的一个重要因素。蒋义芳等(2009)分析了0808号台风凤凰前部系列龙卷的环境场和雷达回波特征。朱文剑等(2016)、Zhao等(2017)、Bai等(2017)对影响广东的1522号“彩虹”台风龙卷做了现场灾情调查与中尺度特征分析。郑媛媛等(2015)和黄先香等(2018)对台风龙卷分析表明，台风龙卷大多出现在台风前进方向的东北侧，位于0—1 km风垂直切变和风暴相对螺旋度大值区，导致龙卷的风暴为微型超级单体风暴，龙卷主要产生于台风外围螺旋雨带上；台风龙卷与西风带系统龙卷相比表现为前者具有较小对流有效位能(CAPE)、较小的对流抑制能量(CIN)、低的抬升凝结高度(LCL)、强的低层风垂直切变以及大的风暴相对螺旋度(SRH)。

Schultz等(2009)以距离热带气旋中心200 km为分界线，将美国热带气旋龙卷进一步区分为热带气旋外围龙卷(Outer-region tornado)和内部龙卷(Inner-region tornado)，并指出两者的活动规律存在明显差异，外围龙卷多发生在白天，特别是下午时段，而内部龙卷发生时间的日变化特征不明显，内部龙卷多发生在登陆前后且强度相对较弱，多数为F0和F1级(占总数的80%以上)。参照上述标准，中国以往有关台风龙卷的研究均属于台风外围龙卷，台风环流内部龙卷的个例及分析还没有见到。沈树勤(1990)、郑媛媛等(2015)、郑艳等(2017)、黄先香等(2018)列举的近30个台风龙卷都属于台风外围龙卷，台风中心到龙卷的最近距离为219 km，远距离的在600 km以上。普查珠江三角洲(以下简称珠三角)台风龙卷历史观测记录，绝大多数龙卷发生地与台风中心距离在350—610 km，均属于台风外围龙卷。

2018年6月7—8日，台风“艾云尼”螺旋雨带中出现了系列龙卷。其中，7日18时45分前后(北京时，下同)香港长洲出现水龙卷，8日01时40分和14时03分前后在广州市南沙区横沥镇、佛山市南海区大沥镇又先后出现两个陆龙卷，并给广州与佛山造成了人员伤亡和财产损失，两个陆龙卷发生地分别距离台风中心183和92 km，如果按照Schultz等(2009)的热带气旋龙卷分类标准，均应属于台风环流内部龙卷。但由于台风的尺度范围差异较大，这种取200 km的硬性划分并不合理。本研究结合天气预报业务上对台风尺度大小的判断，按照朱乾根等(2007)有关台风外围风力的界定，取7级风圈作为台风内部与外围环流的分界。如果按这种划分，广州南沙龙卷发生地位于“艾云尼”台风7级风圈之外，属于台风外围龙卷；佛山南海龙卷发生地位于“艾云尼”台风7级风圈之内，属于台风内部龙卷。由于两个陆龙卷发生时广州和佛山均处于“艾云尼”台风中心附近的右半圆，此处螺旋雨带宽阔，对流云团密集，为典型的持续性台风暴雨环境。在这种复杂环境条件下，监测预警时空尺度小、突发性强、发生概率极低的龙卷存在很大困难。

业务上，对龙卷最有效的监测预警工具是多普勒天气雷达(俞小鼎等, 2006a, 2012)。美国和加拿大的龙卷预警业务主要就是根据雷达探测到的达到一定强度的中气旋或龙卷涡旋特征(TVS)(朱文剑等，2016)，美国龙卷预警还需要参考志愿者目击的现场报告(俞小鼎等，2012)。以往监测与分析龙卷等中小尺度系统主要是依靠新一代多普勒天气雷达CINRAD/SA(戴建华等，2012；郑永光等，2015；郑媛媛等，2015；张小玲等，2016；李兆慧等，2017；郑艳等，2017；王易等，2018)，由于CINRAD/SA雷达为大功率、远距离探测雷达，雷达间距大、波束中心高度高，难以探测到低层大气，而低空风场特征对龙卷的发生、发展又至关重要。McLaughlin等(2009)提出建设间距小于20 km的X波段双偏振多普勒雷达网探测低层大气风场。为此，2015年广东佛山建设了X波段双偏振多普勒天气雷达(CINRAD/XD雷达)，并探测到了1522号台风外围超级单体风暴钩状回波内的龙卷涡旋特征以及龙卷碎片特征(tornadic debris signatures，TDS)(张建云等，2018)。

本研究拟采用预报业务中的MICAPS资料、1°×1°的NCEP/FNL分析资料、区域自动气象站观测资料、广州番禺CINRAD/SA雷达以及佛山南海双偏振CINRAD/XD雷达等探测资料，主要对广东两个陆龙卷过程的天气学背景、物理量参数、地面中小尺度特征以及雷达回波特征等进行分析，旨在增强对导致台风龙卷的关键环境参数和龙卷风暴结构特征的认识，为今后开展此类龙卷监测、预警业务提供参考。

2 龙卷现场调查

2018年6月8日，受台风“艾云尼”(1804)环流影响，广州和佛山普降大暴雨。其中，广州市82.1%的区域气象站记录到大暴雨以上量级降水，佛山市98.6%的站点(包括中国国家级气象站和区域自动气象站)记录到大暴雨以上量级降水。由于“艾云尼”为热带风暴量级，强度较弱，此次过程广州和佛山由“艾云尼”台风环流造成的风力普遍在7级以下，但在广州市南沙区横沥镇、佛山市南海区大沥镇出现了局地强风灾害。经过广东省气象台和广州、佛山市气象部门实地调查受灾现场破坏程度、走访目击者、多渠道获取影像资料等方式，并结合雷达和自动气象站观测资料综合分析，确定两处局地风灾为龙卷灾害。

广州市南沙区横沥镇龙卷发生在8日01时40分前后，受灾最严重的是云水雅苑住宅小区及附近工地，造成1人死亡，8人受伤。龙卷路径长度约1.1 km，最大破坏宽度约200 m(图 1)。龙卷首先在区域A触地，造成部分旧厂房的铁皮顶及房屋玻璃受损；然后龙卷向西北方向移动, 在B处，临时搭建的简易住房被吹毁，金属灯柱倒伏；在C处，混凝土电线杆被折断；在D处，移动板房被吹翻；在E处，树木被吹倒，砸在汽车上；F处致灾最严重，两大间铁皮厂房被吹翻，龙卷破坏范围也最大，宽度约200 m。根据“改进的藤田级别”(Enhanced Fujita Scale，EF-Scale)判定标准，龙卷在C处折断混凝土电线杆的风速期望值是222 km/h，达到了EF3级强度(Meng，et al, 2014)。

佛山市南海区大沥镇龙卷发生在8日14时03分前后，受灾区域主要集中在沥东社区博美铝材五金城及附近区域。龙卷路径呈狭长带状，长度约380 m，破坏宽度小于100 m(图 2)。龙卷在区域A处首先被目击者看到，区域A、B、C处的石棉瓦屋顶和部分铁皮屋顶被龙卷吹起或掀翻；然后龙卷向东北方向移动，在D、E处致灾最重，铁皮屋顶连带钢架被高高卷起，钢架掉落到地面，铁皮飞散到周围，部分铁皮被卷起飘散到几百米之外，龙卷强度为EF1级。龙卷致灾面积超过2000 m²，多辆汽车被砸，由于现场人员躲避及时，未造成伤亡。

3 台风“艾云尼”活动概况

1804号台风“艾云尼”最早于6月2日14时在中国南海南部海面生成(热带低压级别)，5日09时加强为热带风暴，5日09时—8日16时强度维持热带风暴级别，最大风速20 m/s(8级)；6日06时25分在湛江徐闻新寮镇沿海地区登陆，登陆后在徐闻缓慢回旋后南退进入琼州海峡，于6日14时50分前后在海口市沿海2次登陆，之后东折，沿着徐闻—琼州海峡—海口—文昌逆时针转动一圈后，再次进入中国南海海面转向东北行，于7日20时30分在阳江海陵岛第3次登陆，登陆后继续向偏北方向移动，8日17时在肇庆境内减弱为热带低压，9日05时在广州北部减弱消失(图 3)。广州市南沙区横沥镇龙卷发生在8日01时40分前后、距离台风登陆阳江已有5.0 h，此时“艾云尼”中心位于阳江市阳东县大八镇，强度为热带风暴量级，6级风圈半径为220 km，7级风圈半径为120 km，龙卷发生地位于“艾云尼”中心的东北象限约183 km的第3条螺旋雨带中(图 4a)，即“艾云尼”前进方向右前侧的台风7级风圈之外，属于台风外围龙卷。佛山市南海区大沥镇龙卷发生在8日14时03分前后、距离台风登陆阳江已有17.5 h，此时“艾云尼”中心位于肇庆市高要区禄步镇，强度维持热带风暴级别，6级风圈半径为200 km，7级风圈半径为100 km，龙卷发生地位于“艾云尼”中心正东方向92 km的第1条强雨带中(图 4b)，也在“艾云尼”前进方向的右前侧；佛山龙卷在台风7级风圈之内，属于台风环流内部龙卷。由图 3还可看出，龙卷发生在气压梯度最大处及地面风场辐合区。

4 天气背景和环境条件

6月8日08时，500 hPa一条短波槽从青藏高原东移下滑影响江南一带，槽底偏北，西太平洋副热带高压(副高)主体偏东、脊线偏北，588 dagpm线位于130°E以东的洋面上，586 dagpm线位于福建东部沿海，脊线位于26°N附近，珠三角地区处于高压环流西侧与“艾云尼”东侧之间强劲东南偏南气流中(图 5a)，低层珠三角地区处于强的偏南到东南急流辐合区(图 5b)，925、850 hPa东南风风速分别为14、16 m/s，700、500 hPa的偏南风风速分别为20、18 m/s，各层急流轴的位置非常接近、上下叠加汇聚在珠江口附近，高层200 hPa分流区对应的高空辐散区也位于珠江口附近(图 5c)；地面无明显冷空气南下，气压场形势东北高西南低，有利于东南偏南气流在珠江口附近辐合汇聚(图略)。此外，用NCEP/FNL资料计算龙卷发生地附近(23°N，113°E)沿23°N的散度和上升运动的垂直剖面(图 5d)，可以清楚地看到，龙卷发生地附近上空，呈现出低层辐合、高层辐散的有利配置，辐合伸展的高度很高，直至600 hPa，强度很强，低层辐合中心散度值达到-14.0×10^-5 s^-1，整层呈强上升运动。因此，强的中低层东南偏南急流的辐合与强的上升运动为龙卷强对流风暴的触发与组织提供了有利的大尺度背景条件。

探空站观测通常能代表该站点周围200 km以内的大气状态，根据距离广州市南沙区115 km和佛山市南海区67 km的清远探空7日20时T-lnp图分析显示，中高层为西南偏南气流，近地层存在弱的东北风，925 hPa为偏东气流，850 hPa为东南气流，风向随高度顺时针旋转，风垂直切变属于中等强度，广州周边大气具有一定的不稳定能量，对流有效位能750 J/kg，地面露点在25℃左右，对流有效位能呈现狭长形，整个对流层相对湿度都很大，基本处于或接近饱和状态，呈现出弱的条件不稳定(图 6a)。从8日08—14时清远探空资料分析可见，1000—500 hPa整层的温度露点差均很小，大气接近饱和状态，抬升凝结高度很低，接近地面，大气可降水量超过65 mm，表明广州周边上空存在深厚云层，大气依然非常暖湿, 湿层深厚。由于持续强降雨的缘故，导致不稳定能量得到部分释放，对流有效位能较7日20时有所减小，从7日20时的750 J/kg减小到8日08时的140 J/kg，8日14时对流有效位能进一步减少至30 J/kg，表明此时大气静力不稳定条件较弱。对两个龙卷发生前的上游香港站探空7日20时和8日14时资料分析表明，对流有效位能分别为1327、1694 J/kg，达到了中等强度大小，大气可降水量接近70 mm，表明上游地区通过低层东南风为龙卷发生地输送水汽和热量，为保持该地区具有一定大小的对流有效位能提供了有利的热力和水汽条件。

表 1给出了6月7日20时—8日14时清远探空站具体大气环境参数变化。可以看出，8日广州周边的大气环境条件进一步朝更有利于龙卷发生的方向调整，显著调整主要体现在0—1 km低层风垂直切变和风暴相对螺旋度上。0—1 km低层风垂直切变从7日20时的9.9×10^-3 s^-1增至8日02时和08时的11.3×10^-3 s^-1，14时进一步增强至17.2×10^-3 s^-1，达到了强风垂直切变，这种强的低层大气风垂直切变为龙卷强对流风暴的触发提供了较好的动力条件(郑媛媛等，2015)。同时，风暴相对螺旋度从7日20时的142 m²/s²增至8日02时、08时、14时的164、215和330 m²/s²，大幅度增加了微型超级单体风暴出现的可能性(Davie-Jones，1984；黄先香等，2018)。此外，从表 1还可以看到，在龙卷发生前，抬升凝结高度非常低，一直维持在50 m以下，对流抑制能量很小，在0 J/kg附近。由于低层相对湿度和露点都较高，抬升凝结高度和自由对流高度都很低，导致对流抑制能量很小，容易触发深厚湿对流天气，同时也有利于龙卷的产生(Brooks，et al，2002；俞小鼎等，2012)。

表 2给出了1804号台风“艾云尼”龙卷与1522号“彩虹”、1415号“海鸥”、0606号“派比安”台风外围龙卷过程发生前的环境参数对比。可以看出，“艾云尼”台风龙卷与以往台风外围龙卷产生环境条件的共同特征是对流有效位能较小、对流抑制能量小、抬升凝结高度低、风垂直切变和风暴相对螺旋度较大，其主要差异在于以往台风外围龙卷过程对应的风暴相对螺旋度和风垂直切变特别是0—1 km低层风垂直切变更大，而“艾云尼”台风龙卷对应的对流抑制能量更小、抬升凝结高度更低。更确定的结论还需要更多相似个例进一步证实。

广州和佛山两地的区域自动气象站间距3—5 km，能较为有效监测地面中小尺度系统的活动特征。进一步分析地面自动气象站风场变化可见，南沙横沥龙卷和南海大沥龙卷发生前，在龙卷风暴移动路径上就已经存在地面辐合线。01时30分，地面辐合线位于南沙横沥镇南侧；01时35分，地面辐合线北抬到横沥镇，并且，在横沥镇附近存在一个小尺度涡旋；南海大沥龙卷发生前其相应区域地面自动气象站风场资料分析显示同样也存在一条地面辐合线(图略)。

5 雷达回波特征 5.1 广州南沙龙卷风暴的雷达回波演变特征

广州S波段多普勒雷达反射率因子产品显示，6月8日凌晨开始，珠江口及西侧的珠海斗门、江门台山一带不断有强雨带北上影响广州和佛山。01时前后，珠江口附近有一对流单体发展，0.5°仰角反射率因子最强回波强度为52 dBz，但此时未探测到中气旋；01时06分，对流单体向西北方向移动，进入南沙南部，发展为小型超级单体风暴，低层出现钩状回波特征，对应径向速度图上开始探测到弱中气旋，中气旋旋转速度为12.0 m/s，底高约0.9 km，尺度约2.8 km，弱中气旋可伸展到2.4°仰角。01时12—18分，低层超级单体风暴特征更加明显，中气旋强度略有加强，仍维持在弱中气旋等级；01时24—30分，风暴强度达到最强，最强回波增至55 dBz，低层钩状回波和入流缺口回波更加明显(图 7)，径向速度图上0.5°仰角中气旋强度变化不大，仍维持在弱中气旋标准，但1.5°、2.4°仰角上中气旋强度明显增强，入流速度出现速度模糊，退模糊后入流速度值达到32—36 m/s，中气旋旋转速度约16.0 m/s，达到中等强度中气旋标准，中气旋尺度缩小到2.5 km，底高降至0.6 km；01时36分，回波强度略有减弱，最强反射率因子为50 dBz，但中气旋强度达到最强，中气旋旋转速度增至20.0 m/s，接近强中气旋标准，中气旋尺度进一步缩至2.0 km；01时42分，中气旋强度减弱为弱中气旋标准，但反射率因子图上钩状回波仍比较明显(图 7a₄)。龙卷发生在01时40分前后，出现在钩状回波顶端、中气旋中心。01时48分后，中气旋减弱为切变。

5.2 佛山南海龙卷风暴的雷达回波演变特征

南海大沥龙卷风暴夹杂在强降雨回波带中。广州S波段多普勒雷达反射率因子产品显示，8日中午前后，一条南北向的强回波带自南向北影响佛山，强回波带由多个对流单体组成，单体之间间隙较小，几乎连续，这也使得龙卷风暴不是十分清晰。13时30分，产生大沥龙卷的对流单体位于顺德区北部，低层最强回波强度为52 dBz，对应径向速度图上出现切变；13时42—48分，对流单体沿着雨带向偏北移动，进入禅城区，强度加强，0.5°仰角反射率因子图上，最强回波强度达到58 dBz，对应径向速度图上探测到弱中气旋，旋转速度为12.0 m/s，底高约0.5 km，1.5°仰角速度图上中气旋更强，旋转速度约为15.0 m/s，接近中等强度中气旋标准，底高0.9 km，尺度约为3.0 km；13时54分—14时(图 8)，对流单体影响大沥镇，0.5°仰角反射率因子图上能看出较明显的钩状回波和入流缺口回波特征，中气旋强度加强，1.5°仰角速度图上中气旋旋转速度为18.0 m/s，达到中等强度中气旋标准，同时中气旋直径紧缩至2.0 km，13时54分的中气旋产品上自动识别出中气旋；南海大沥龙卷发生在14时03分前后。龙卷同样出现在钩状回波顶端和中气旋中心。

佛山CINRAD/XD双偏振雷达位于南海区狮山镇，在广州市番禺区CINRAD/SA雷达西偏北，方位294°、距离39 km处，空间分辨率为75 m，角度分辨率为1°。佛山X波段雷达距离南海大沥龙卷发生地约15 km，而广州雷达距离南海大沥龙卷发生地约27 km，相比之下，佛山X波段雷达分辨率更高、探测距离更近，对大沥龙卷风暴结构探测得更为细致，能看到更清晰的钩状、入流缺口等回波特征。

佛山X波段雷达反射率因子显示，13时34分，产生龙卷的对流单体位于顺德区北部，低层1.8°仰角反射率因子图上最强回波强度为52 dBz，对应径向速度图上出现切变，对流风暴向偏北方向移动；13时36分，低层呈现出钩状回波和入流缺口回波等微型超级单体特征，对应速度图上出现弱中气旋，旋转速度约13.5 m/s，直径约3.0 km，底高0.8 km；13时37分，中气旋加强，旋转速度为16.0 m/s，达到中等强度中气旋标准，底高维持在0.8 km；13时42分起对流风暴在北移的过程中强度短暂减弱，钩状回波等微型超级单体特征也变得不清晰，中气旋强度减为弱中气旋；13时48分后风暴重新加强，低层重现清晰的钩状回波和入流缺口回波特征；13时55分，风暴接近南海大沥镇南部，低层钩状回波和入流缺口回波更加明显(图 9a₁)，中气旋重新加强至中等强度(16 m/s)，底高降至0.6 km，尺度缩小至2.5 km，2.8°仰角上中等强度中气旋也很清晰，底高约0.8 km；14时(图 9b₁—b₃)，微型超级单体风暴进入大沥镇南部，低层中等强度中气旋维持，底高降至0.55 km，直径缩小至2.0 km；14时03分，微型超级单体风暴移至大沥镇沥东社区博美五金城附近时产生龙卷，龙卷出现在钩状回波顶端附近和中气旋中心(图 9a₃—c₃)，此时中气旋底高降至0.5 km，尺度进一步缩小至1.5 km。14时06分后，风暴明显减弱，中气旋减弱为切变。

对于双偏振雷达，还可以通过双偏振参量探测龙卷碎片特征来确认龙卷的发生(Kumjian, et al, 2008；Houser, et al, 2016)。龙卷碎片特征表现为在钩状回波区具有异常低的0滞后相关系数(C_c)和低的差分反射率(Z_DR)特征。Ryzhkov等(2005)研究指出，龙卷碎片特征尺度很小，对于诸如F3级的强龙卷龙卷碎片特征是很显著的，强龙卷过程的龙卷碎片特征主要有以下几个参考指标：在钩状回波区和龙卷涡旋附近，0滞后相关系数C_c＜0.8，差分反射率Z_DR＜0.5 dB，Z＞45 dBz，但对于弱龙卷过程龙卷碎片特征没有那么明显，有些甚至观测不到龙卷碎片特征。Broeke等(2014)分析744个龙卷样本指出，约16%的龙卷具有龙卷碎片特征。佛山X波段双偏振雷达曾在1522号台风“彩虹”外围佛山强龙卷过程探测到龙卷碎片特征(张建云等，2018)。此次“艾云尼”龙卷过程中，对于佛山市南海区大沥镇龙卷，佛山X波段雷达在13时54分前后也探测到清楚的龙卷碎片特征。从图 10可以看出，在对应钩状回波区和龙卷风暴涡旋中心位置，出现低差分反射率和低0滞后相关系数的特征，差分反射率低值区的值大约为0.5，0滞后相关系数低值区的值为0.73，基本符合Ryzhkov等(2005)提出的指标量。此次大沥龙卷发生前后，邻近的联安村委自动气象站10 min雨量达16.2 mm，龙卷完全被强降雨包裹着，在视觉上以及常规多普勒天气雷达回波强度图与速度图上辨别龙卷都有较大困难，但是通过龙卷碎片特征则可以相对容易确认龙卷的发生和位置，因此借助双偏振雷达识别龙卷碎片特征对于及时发现强龙卷、准确发布龙卷动态以及避免强龙卷漏报方面是很有帮助的。

5.3 南沙龙卷和南海龙卷风暴的雷达特征比较

沿着中气旋中心作反射率因子和平均径向速度的垂直剖面(图 11)。从反射率因子垂直剖面(图 11a)可以看到，两个龙卷母风暴发展高度不高，回波顶高基本在9 km以下，50 dBz以上的强回波在3 km以下，均呈现出低质心的特点；从径向速度垂直剖面(图 11b)可以看到，中气旋尺度比较小，平均直径约2.3 km，伸展厚度在2.5 km以下。此外，还可以看出，对应中气旋中心，低层存在明显的弱回波区或有界弱回波区。

南沙龙卷风暴中气旋从8日01时06分开始发展，01时24分增强到中等强度中气旋，01时36分达到最强，旋转速度为20.0 m/s，接近强中气旋标准，持续至01时48分，总体持续时间约40 min。中气旋特征主要体现在平均直径约2.4 km，底高持续在1 km以下，其最强时离地面高度约0.6 km。龙卷出现在勾状回波的顶端和中气旋中心。

南海龙卷风暴中气旋生命史相对较短，中气旋自13时36分开始发展，13时37分加强为中等强度中气旋，中气旋持续至14时06分，持续时间约30 min，中气旋平均直径约2.3 km，底高持续在1 km以下，其最强时距地面高度约0.5 km。龙卷同样出现在勾状回波的顶端和中气旋中心。

两次龙卷过程回波强度总体不强，低层0.5°仰角速度图上均没有出现强中气旋和龙卷涡旋特征，这也给龙卷预警增加了难度。如果以1.5°仰角速度图出现中等强度中气旋作为开始预警时间计算的话，南沙龙卷从01时24分增强到中等强度中气旋，到01时40分前后出现龙卷，预警时间最大提前量为16 min左右，南海龙卷从13时37分增强到中等强度中气旋，到14时03分前后出现龙卷，预警时间最大提前量为26 min，考虑到从预警发出到信息发送到用户，最少需要8 min，那么两次龙卷过程分别有8和18 min的有效预警提前量。所以，在台风龙卷发生气候概率相对较高的地区，在大尺度天气背景及环境条件有利的情况下，对于台风环流内部龙卷，龙卷本身的强度偏弱，预警可以考虑从低层出现中等强度中气旋或持续增强的弱中气旋开始。

6 结论和讨论

文中采用现场调查和相关气象综合观测探测资料，对2018年6月8日广州市南沙区、佛山市南海区两次台风龙卷天气过程发生的环境背景、雷达回波特征等进行了分析，主要结论如下：

(1) 两个龙卷均位于台风移动路径的右侧，广州南沙龙卷出现在台风中心东北侧183 km处，为台风外围EF3级强龙卷；佛山南海龙卷出现在台风中心偏东92 km处，属于比较罕见的台风环流内部龙卷，强度为EF1级。

(2) 两个龙卷均发生在台风暴雨持续的环境中，珠江口附近中低空各层存在强东南偏南急流、高空存在辐散是龙卷产生的有利大尺度环流背景。大气具有较强0—1 km风垂直切变和较大的风暴相对螺旋度、较小的对流有效位能和对流抑制能量、极低抬升凝结高度等有利于台风龙卷发生的条件；地面中尺度辐合线是有利于两个龙卷发生的重要中尺度系统。

(3) 两个龙卷风暴均呈现出低质心的特点，中气旋水平尺度均较小、垂直伸展高度都不高。两个龙卷均是在1.5°仰角探测到中等强度中气旋，而0.5°仰角仅出现弱中气旋。与广州南沙龙卷相联系的中气旋持续时间约40 min，龙卷发生前约4 min中气旋强度达到最强，底高约600 m，而与佛山南海龙卷相联系的中气旋持续时间约30 min，龙卷发生前约9 min中气旋强度达到最强，底高约500 m；龙卷均出现在钩状回波顶端附近、中气旋中心，两个龙卷低层都没有出现强中气旋和龙卷涡旋特征。与广州S波段雷达相比，佛山X波段雷达能更清楚地探测到广州南海大沥龙卷风暴的低层钩状回波、入流缺口回波以及龙卷碎片特征等。

多普勒天气雷达中气旋识别算法(该算法主要针对西风带龙卷，相应的中气旋垂直伸展通常较大)在广州南海龙卷临近发生时才自动识别出中气旋，而对于佛山南沙龙卷一直没有自动识别出中气旋。这也表明预报员不能过分依赖雷达的中气旋和龙卷涡旋特征自动识别产品，而应当基于有利的环境背景，增强警戒意识，强化人工监测分析和研判。两个龙卷过程低层均没有出现强中气旋和龙卷涡旋特征，这也表明，对台风路径右侧偏东北象限的台风龙卷易发区，无论是处于台风环流外围区域还是台风环流内部区域，都要警惕龙卷的发生，特别是对于台风龙卷多发地区，在大尺度天气背景及环境条件有利的情况下，如果低层出现中等强度中气旋或持续增强的弱中气旋，中气旋底高扩展到1 km以下，可以考虑发布龙卷预警。正是根据上述技术思路，佛山提前预警了2018年6月8日14时03分佛山南海大沥龙卷。本次过程最早在6月8日12时54分的广州雷达1.5°仰角速度图上监测到弱中气旋，13时00分弱中气旋继续增强，基于大沥镇一带是佛山历史上龙卷多发区等综合因素考虑，13时05分针对大沥等5个乡镇发出了龙卷警报，15时05分解除龙卷警报。经调查组现场确认，受灾区域群众在龙卷警报发出后7—32 min收到了预警信息。

致谢: 感谢广东省气象台、广东省气候中心、广州市气象台、南沙区气象局对现场调查提供的大力支持和帮助；感谢广东省气象台刘运策首席预报员、佛山市气象局麦文强、蔡康龙、李彩玲在现场调查中做出的重要贡献；感谢北京大学白兰强博士提供图 4。