海南岛气候特征分析

吴胜安，邢彩盈，朱晶晶

（海南省南海气象防灾减灾重点实验室，海口，570203）

海南岛处在热带海洋南海的北部，属热带季风海洋性气候，夏长无冬，春秋时短，降水丰沛且干湿分明。光、热、水资源同季丰盈，但台风、暴雨、雷电、干旱等气象灾害影响频繁。早在20世纪50年代，徐淑英等[1]对海南岛气候做过全面研究，指出与同纬度岛屿相比，海南岛的主要气候特征：受大陆性气候影响大，季风性质明显，温度年较差、日较差大，干湿季雨量差异明显，地区差异大，台风影响多等。随着气象资料的积累，以及海南经济社会的发展，海南气候受到越来越多的关注，相关研究成果众多。在气温要素和高温、低温灾害方面的相关研究中，张永领等[2]分析了海南异常高温的气候特征及海气背景；吴胜安等[3]分析了最高气温和最低气温的非对称变化特征，邢彩盈等[4]分析了海南近50年高温日数和热浪的气候特征；官满员等[5]和朱晶晶等[6]则分析了海口市低温和冷冬的气候特征。在降水要素和洪涝方面的相关研究中，胡德强等[7]分析了海南岛夏季降水量的特征；邢旭煌等[8]和邢彩盈等[9]分析了海南岛秋季暴雨的气候特征及其异常年的环流特征；李伟光[10]和张亚杰等[11]分析了海南岛气象干旱特征。此外，海南的灾害性天气气候事件亦被广泛关注[12-15]。本研究的主要目的是利用更新的数据资料，从平均态、极端态和灾害态三方面对海南的主要气候特征做概述性分析，以期为相关研究和应用提供参考。

1 资料与方法

本研究利用海南岛18个市县国家气象观测站1951—2020年的逐日和逐月气温、降水量和日照时数资料进行气候特征分析，常年平均（气候态）所取时段为1981—2010年（由于三亚站2008年迁站后气温变化很大，造成了不均一性，因而此站的气候态所取时段为1981—2008年；另外需说明的是，三亚站迁站前后的降水、日照等观测数据没有检验出显著的非均一性），采取的方法为常规数理统计方法。高温日指当日最高气温≥35.0 ℃；暴雨日指当日总降雨量≥50 mm；低温阴雨日指当日极端最低气温≤8 ℃，或日平均气温≤13 ℃，亦或日平均气温≤15 ℃且日照≤2 h，低温阴雨过程及等级的定义如表1所示。

表1 海南低温阴雨过程等级标准

2 结果与分析

2.1 海南气候的平均态

2.1.1 气温 海南省年平均气温 23.1（琼中）～27.0 ℃（三沙）（图1左），呈中间低四周高的环状分布，南部地区高于北部地区，沿海地区高于内陆地区，中部山区低于23.5 ℃，南部和西部沿海地区接近或高于25.0 ℃。冬季（12月—翌年2月，下同）是一年中最冷的季节，各地平均气温18.1（琼中）～24.0 ℃（三沙），其等温线分布为南高北低，沿海地区高于内陆地区，由北向南基本呈舌型分布，五指山以南地区趋于纬向分布，中部和北部部分地区低于19.0 ℃，南部的沿海高于21.0 ℃，其余地区在 19.0～21.0 ℃ 之间。春季（3—5月，下同）各地气温明显回升，平均气温在24.2（五指山）～27.6 ℃（三沙）之间，等温线的空间分布型接近于冬季，北部的临高、儋州和中部的白沙均在25.0 ℃以下，三亚和三沙均高于 27.0 ℃，其余地区一般在25.0～26.0 ℃ 之间。夏季（6—8月，下同）气温最高，平均气温在 26.1（五指山）～29.1 ℃（三沙）之间，呈环状分布，中部山区较低。与冬、春季分布不同的是，夏季平均气温的南北差异相对较小，沿海与中部山区之间的差异相对较大。秋季（9—11月，下同）各地平均气温在 23.2（五指山）～27.2 ℃（三沙）之间，也呈环状分布，中部山区低于24.0 ℃。最冷月出现在1月份，各地平均气温17.4（琼中）～23.5 ℃（三沙），中部的大部分地区和西北部地区低于18.0 ℃。最热月一般出现在6月（北部多出现在7月），各地6月和7月气温相差甚小，平均气温 26.4（五指山）～29.3 ℃（三沙），中部山区一般低于28.0 ℃，北部、西部和南部的沿海地区高于29.0 ℃。

图1 海南岛各地和三沙市年平均气温空间分布(左）和平均气温的月际变化（右）

代表站点和全省平均月平均气温的月际变化呈单峰型分布（图1右），各地平均气温1月最低，2月起开始回升，3月之后迅速升高（各地均超过20.0 ℃），4月之后高于 25.0 ℃，至 6月或 7月平均气温达到最高，随后逐月下降，其中10月之后快速下降。图1可见，春季回暖比较早，气温升幅较大，升温最快的是2—3月和3—4月；秋季降温较晚，后秋降温迅速，降温最快是10—11月，秋季温度略低于春季。从秋季向冬季（11—12月）的降温变化也较为迅速。

综合可见，海南各地平均态的气温均高于23.0 ℃，呈中部山区低，东南沿海高；月际变化呈近似对称的单峰型分布，6—7月达最高，春季回暖早，后秋降温迅速。

2.1.2 降雨 海南年雨量 940.8（东方）～2 388.2 mm（琼中），呈环状分布，中心位于五指山脉东侧迎风坡，东部多于西部（图2左）。西部沿海地区年雨量低于1 000 mm，仅为东部多雨区的一半。海南四季雨量差异显著：冬季雨量最少，全省平均91.4 mm，占年雨量的5.1%；春季次之（平均328.1 mm），占年雨量的18.3%；夏季最多（平均698.1 mm），占年雨量的 39%；秋季次多（平均 672.5 mm），占年雨量的37.6%。海南四季雨量的地域分布也有明显差异：冬季降雨呈东多西少的分布，多雨中心在东部沿海的万宁，接近200 mm，西部地区和南部沿海地区少于50 mm，少雨中心位于西部内陆的昌江，为33.7 mm。春季分布与冬季有相似之处，在海南岛上总体仍为东多西少分布，但降雨中心向中部内陆延伸，多降雨的区域扩大了。中部山区的屯昌、白沙、琼中、保亭和北部内陆的定安，春季雨量大于400 mm，西北部沿海地区、西部沿海地区和南部沿海地区少于300 mm；东方最少，不足150 mm。夏季雨量分布为中间多四周少，大部分地区在600～800 mm之间，最大值区在中部山区的保亭，达943.1 mm；最小值区在西部沿海的东方，不到400 mm。秋季东、中部多雨区雨量一般在800 mm以上，降雨中心位于中部山区的五指山，超过1 000 mm，西北部沿海和西部地区少于 600 mm。

图2 海南岛各地和三沙市多年平均年雨量空间分布（左）和全省平均月雨量的月际变化（右）

全省平均降雨量的月际变化呈阶梯状、非对称单峰型分布（图2右）。高峰出现在9月，8月和10月略少于9月，与9月共同构成降雨第一阶梯，各月雨量多于250 mm；5—7月构成第二阶梯，各月雨量接近或多于200 mm；11月至翌年4月构成第三阶梯，整个阶段为旱季，各月雨量少于100 mm，其中12月至翌年3月各月均少于50 mm。

综上所述，海南降雨丰沛，各地年雨量在900 mm以上，东西差异大，五指山脉东部和东南迎风侧是降雨高值中心，可达2 000 mm以上，月际变化呈阶梯状、非对称单峰型分布，高峰月在9月，但与8月和10月雨量的相差不大。

2.1.3 日照 海南省年日照时数在 1 755.2（保亭）～2 739.7 h（三沙）之间（图3 左），北部定安、澄迈和山区的琼中、保亭为南、北两个低值中心，日照时数少于 1 900 h，西部和南部沿海地区在 2 400 h以上，东方达到 2 547 h，为海南岛最高，其余地区在 1 900～2 300 h 之间。分季节来看，春季日照时数在 462.1（保亭）～830.9 h（三沙）之间，夏季在514.4（保亭）～778.1 h（三沙）之间；秋季由于冷空气和热带低值系统的影响，常有较长的连续阴雨天气过程影响本省，日照时数相对较少，各地在384.1（琼中）～630.6 h（三沙）之间；冬季海南多受静止锋造成的低温阴雨天气影响，日照时数为一年之中最少，呈现由南向北递减的阶梯状分布，各地日照时数在 292.7（澄迈）～598.0 h（三沙）之间。绝大部分地区日照时数均以夏季最多，占全年26%～34%(中部山区的五指山和永兴岛春季多于夏季)；其次为春季，占全年25%以上（三沙占30%）；第三为秋季，占比21%～25%之间；冬季最少，仅占全年的16%～23%。

图3 海南岛各地和三沙市年日照时数空间分布（左）和全省平均月日照时数的月际变化（右）

全省平均日照时数的月际变化呈双峰型，2月最少，为124.7 h，之后逐渐上升，5月达到次峰值218.3 h，6月有所下降之后，在7月再次达到高峰值233.7 h，之后逐渐下降（图3右）。浅析日照时数的月际变化原因可知，秋末至春季，由于冷空气活动频繁，多阴雨天气（雨小云多），对应日照时数少；8—10月，是海南的主雨季（图2），对流活动旺盛，9月和10月还常有冷空气共同作用，导致日照时数也相对较少；5—7月是海南的前汛期，无冷空气活动，对流刚入发展期，对应日照时数高峰期。此外，与气温和降雨的月际变化比较可见，海南有雨、热、光同季特征，即温高、雨多、日照长，或温低、雨缺、日照少。

综合可知，海南日照丰富，各地在 1 700 h 以上，沿海高于北部内部和中部山区，月际变化呈双峰型分布，主峰在7月、次峰在5月、低谷在2月，显示出明显的雨、热、光同季特征。

2.2 海南气候的极端态

2.2.1 气温 海南极端最高气温北部高于南部，在 34.9 （三沙）～41.1 ℃（澄迈、儋州）之间，海南岛北半部高于38.0 ℃，而南半部一般低于38.0 ℃。三沙极端最高气温仅为34.9 ℃。虽然位于热带，但由于海陆风的调节，极端最高气温在40.0 ℃以上的酷热日较为罕见，37.0 ℃以上的高温天气也不算很多。但由于气候变暖，极端最高气温高于35.0 ℃的天气愈发频繁。

年极端最高气温以4月和5月出现居多，屯昌、琼中、三亚、陵水等地则出现在6月和7月。春、夏季在西南低压槽天气形势下，盛行西南风，盛夏受副热带高压控制或处于台风前缘下沉气流时也出现闷热天气，因此极端最高气温多出现于该时期。另一方面，偏南风在越过五指山后，在背风坡出现焚风效应，气温较爬坡前明显升高，导致极端高温出现在海南岛西北部。

各地极端最低气温在-1.4（白沙）～6.2 ℃（万宁）之间（图4右）。由图4可见，等温线呈中间低四周高的分布，低值中心白沙、五指山和琼中极端最低气温接近或低于0 ℃。除昌江和文昌的年极端最低气温出现在12月外，其余地区均出现在1月。三沙极端最低气温为15.3 ℃。随着气候变暖，20世纪80年代以后年极端最低气温上升明显，再未观测到0 ℃以下的低温，5 ℃以下低温天气也较之前有明显减少。

图4 海南岛各地和三沙市年极端最高气温（左）和极端最低气温（右）空间分布

简而言之，极端最高气温北部高于南部，在38.0 ℃以上，高值中心在澄迈和儋州，达41.1 ℃。极端最低气温中部山区低于四周，低值中心区接近或低于 0 ℃，最低出现在白沙，达-1.4 ℃。

2.2.2 降雨 海南各地最多年雨量在 1 537（东方）～3 759 mm(琼中)之间，空间分布形态与气候态年雨量的分布接近，以琼中、万宁为中心，呈波形向北、西、南三方减弱（图5左）。从发生年份来看，仅4站出现在1978年以前，而有8站发生在2009—2013年的5年间。这一方面说明年极端降雨随气候变暖而增强，另一方面说明，年极端降雨的出现有群发性。各地最少年雨量在275.4（东方）～1 412.0 mm(琼中)之间（图5 右），大部分地区不到气候态年雨量的一半。雨量高值中心位于白沙和琼中，呈环状向四周减少。年雨量最少值有7站出现在1977年，对应当年严重的干旱事件；另有3站出现在2015年，当年气象干旱也非常严重。

图5 海南岛各地和三沙市最多年雨量（左）和最少年雨量（右）空间分布

海南大部分地区年最长连续雨日出现在9—10月，三沙出现在11月（表1），最长连续雨日在16（海口）～43 d（琼中）之间，过程降雨量在 245（三亚）～1 840.9 mm(万宁)之间。连续雨日较长的是中部山区的琼中、屯昌、五指山和保亭，在30～43 d之间，对应的降雨量在420 mm以上。值得注意的是，各站点最长连续降雨过程的总过程雨量与最大过程雨量并不对应，各站点最大日雨量均在300 mm以上，最大过程雨量在600 mm以上。表2中还可见，各地出现年最长连续无降雨的时间段，多发生在干旱季节，大部分地区年最长连续无降水日数出现在11月至翌年2、3月。西部地区和南部沿海地区连续无雨日数明显长于其他地区，达91（昌江）～104 d（东方），而其余地区在 28（屯昌）～62 d（陵水、五指山）。

表2 各地年最长连续雨（无雨）日数、过程降雨量及过程起始（终止）日

综上所述，海南各地最多年雨量在1 500 mm以上，呈东多西少分布，高值中心位于琼中和万宁。各地最少年雨量少于1 500 mm，中部山区以外少于 1 000 mm。最长连续雨日各地在 26 d 以上，中部山区多于30 d，多出现9—10月；最长连续无雨日接近或超过30 d，高值区位西部和南部沿海。此外，海南各地最大日雨量超过300 mm，最大过程雨量在600 mm以上。

2.3 海南气候的灾害态

2.3.1 高温 海南岛平均高温日（日最高气温≥35 ℃）年平均约为 20.2 d，区域分布差异悬殊，由西北向东南地区递减。西北部地区年平均为20～40 d，昌江（47 d）和澄迈（43 d）为高值中心。由于海风的影响，高温天气在南半部沿海地区极少出现，三亚和东方年均高温日不足1 d（图6左）。

海南高温天气主要出现在春季和夏季（3—8月），占年总数的96.6%，其中5—7月为高峰期，各月分别为21.2%、23.7%、23.4%（图6右）。各地高温集中期有所差异，东南部沿海的文昌、琼海、万宁、陵水等地主要出现5—8月，中部山区的五指山主要出现在4—7月，保亭和东方主要出现在4—8月，其余地区均在3—8月，所占比例基本上在95%以上。

图6 海南岛各地和三沙市多年平均年高温日数空间分布（左）和各月全岛平均高温日数（右）

多年平均高温初日由西北向东南地区推迟，西北部地区在3月，最早的昌江在3月上旬，文昌、万宁、陵水等东南部沿海地区出现于6月下旬，最晚的三亚为7月上旬，其余地区在4—5月出现。随着气候变暖，海南各地呈现出高温初日前移、高温终日后延、高温日数增多的变化趋势。

2.3.2 低温阴雨 海南年均低温阴雨日数达 10 d以上的地区主要分布在西北部和中部地区，临高年均日数最多，达到 12.3 d；其次为琼中 12.1 d；10 d以上的还有儋州 11.7 d、澄迈 11.3 d、白沙 11.2 d和屯昌10.4 d。五指山以南地区年均低温阴雨日数很少，在 3 d 以下的有昌江 2.7 d、万宁 2.3 d、乐东1.7 d、保亭0.8 d，三亚和陵水没有出现过低温阴雨天气。

低温阴雨过程出现最频繁的地区为西北部和中部地区，五指山以北地区平均每年出现1～2次的低温阴雨过程，其中琼中、临高和儋州3个市县平均每年出现低温阴雨过程约1.9次。此外，澄迈、屯昌和白沙出现频次也较高，年均1.5次以上，五指山以南地区则在0.5次以下。

分析每年各地出现低温阴雨的概率可知，北部沿海的临高和澄迈、北部内陆的屯昌和儋州、中部山区的白沙和琼中等地出现低温阴雨天气的概率在90%以上，其中临高高达98%。出现概率在50%～90%之间的市县有海口、定安、文昌、琼海和五指山，海南岛南半部的昌江、东方、乐东、万宁、保亭出现概率低于50%，三亚和陵水极低。

简而言之，五指山以北地区低温阴雨较为常见，年均低温阴雨过程1～2次，低温阴雨日数约10 d；五指山以南地区相对罕见，年均低温阴雨过程0.5次以下，年均低温阴雨日数不到3 d。

2.3.3 暴雨 海南一年四季都有暴雨发生，暴雨是海南降水的重要形式和来源，海南暴雨日数多、强度大，并可出现在各类天气系统控制下，其中台风暴雨和秋季暴雨较为典型。暴雨是把双刃剑，大范围长时间暴雨可引起洪涝灾害，但普通暴雨却是水库（特别是大型水库）蓄水的主要来源，暴雨少的年份往往会发生干旱。

海南暴雨日的空间分布由东向西递减，高值中心是琼中（10.9 d）和万宁（10.8 d），低值区位于西海岸沿线，暴雨日数不到 7 d，分别是乐东（6.9 d）、临高（6.2 d）和东方（4.7 d）。年均暴雨日达到 9 d以上的地区有定安（9.6 d）、琼海（9.4 d）、保亭（9.2 d）、文昌（9.2 d）等。西部沿海地区的暴雨日约东部沿海地区的一半，与西部沿海年雨量占东部沿海年雨量的占比接近。

全岛平均年暴雨日数8.2 d（图7右），汛期5—10月暴雨日数占全年的85.8%。月际变化来看，峰值出现在10月，谷值在1月和2月，3—10月处在相对平缓的爬升区间，而10—11月则是断涯式的突降区间。

海南暴雨范围波动较大，既有单站的局地暴雨，也有覆盖全省大范围的暴雨。据统计，海南暴雨日中单站局部暴雨出现概率最大，占总暴雨日的51.7%。其次，2站暴雨占20.4%，3站暴雨占8.5%。暴雨范围为4-8站的暴雨日占12.7%左右，暴雨遍布半岛以上的暴雨日仅占6.6%。全岛18市县均出现暴雨的情形非常罕见，均发生在2000年后，具体日期分别是2003-08-25、2008-10-13、2011-09-29和 2014-09-26。

综合可知，海南暴雨日数呈东多西少分布，全岛平均年暴雨日约8 d，月际分布呈非对称单峰型，5—10月平缓增多，10—11月断涯式下降。以单站暴雨为主，覆盖半岛范围的暴雨是小概率事件。全岛性暴雨则非常罕见，均出现在2000年后。

2.3.4 干旱 海南一年四季均可能发生气象干旱，以冬春干旱为主；冬春以季节性长期干旱为主，夏秋季节以反复性短时干旱为主。不同季节干旱发生的原因有所差别：12月至翌年2月（冬季）海南盛行冬季风，空气干燥，不利降水，西部降水尤其明显（季雨量30～50 mm)，占年雨量的2%～8%。全省降水蒸散比值一般在10%～90%之间，大部分低于50%。因此，冬季易出现全岛性干旱，其中西部沿海和南部持续时间较长，东部和中部较短。春季暖而少雨，东方和三亚降水蒸散比值仍在20%左右，但东部地区明显升高（万宁可达100%），导致春季旱期西部和南部沿海往往延续或加重，而其他地区旱情则往往会减缓或解除。正因为如此，海南冬春连旱非常频繁，西部、南部沿海地区冬春连旱平均总旱日可长达155 d以上。夏季随着降雨的大幅增多，除西部东方地区降水蒸散比值小于1外，其余地区降水量均超过蒸发量，大部分地区将处于无旱状态。但夏季降雨变率大，降雨分布不均匀，在少雨的年份和地区也会发生干旱。秋季各地先后转吹冬季风并进入干季，但有不少年份此时台风活动还很活跃，因此降雨变率大。秋季台风的降雨是海南水库蓄水的主要来源，若秋季台风降雨少，很可能导致水库蓄水不足，来年易发生冬春连旱。总而言之，海南气象干旱常见，西部和南部沿海冬春连旱频繁，而在秋季台风降雨少时，其他地区也易见冬春连旱。

3 结 论

（1）海南各地平均态的年平均气温均高于23.0 ℃，中部山区低，东南沿海高；月际变化呈近对称的单峰型分布，6—7月达最高，春季回暖早，后秋降温迅速。海南降雨丰沛，各地年际900 mm以上，东西差异大，五指山脉东部和东南迎风侧是降水高值中心，可达2 000 mm以上，月际变化呈阶梯状、非对称单峰型分布，高峰月在9月，但与8月和10月雨量的相差不大。海南日照丰富，各地在1 700 h以上，沿海高于北部内部和中部山区，月际变化呈双峰型分布，主峰在7月、次峰在5月、低谷在2月，显示出明显的雨、热、光同季特征。

（2）海南岛极端最高气温北部高于南部，在38.0 ℃以上，高值中心在澄迈和儋州，达41.1 ℃。极端最低气温中部山区低于四周，低值中心区接近或低于0 ℃，最低出现在白沙，达-1.4 ℃。各地最多年雨量在1 500 mm以上，呈东多西少分布，高值中心位于琼中和万宁。各地最少年雨量少于1 500 mm，中部山区以外地区少于 1 000 mm。最长连续雨日各地在26 d以上，中部山区多于30 d，多出现8—9月；最长连续无雨日接近或超过30 d，高值区位于西部和南部沿海。此外，海南各地日最大雨量超过300 mm，最大过程雨量在600 mm以上。

（3）海南全岛平均高温日数约20 d，北多南少，集中在5—7月。五指山以北地区低温阴雨较为常见，年均低温阴雨过程1～2次，低温阴雨日数约10 d；五指山以南地区相对罕见，年均过程为0.5次以下，年均日数不到3 d。暴雨日数东多西少，全岛平均年暴雨日约8 d，月际分布呈非对称单峰型，5—10月平缓增多，10—11月断崖式下降；以单站暴雨为主，半岛范围暴雨是小概率事件；全岛性暴雨非常罕见，均出现在2000年后。气象干旱常见，西部和南部沿海冬春连旱频繁，而在秋季台风降雨少时，其他地区也易见冬春连旱。