山東菏澤東明縣出現(xiàn)龍卷風(fēng)！關(guān)于龍卷風(fēng)，一文講清楚

今天（7月5日）14時(shí)30分左右

受強(qiáng)對(duì)流天氣影響

山東菏澤東明縣出現(xiàn)龍卷風(fēng)

龍卷風(fēng)移動(dòng)速度極快

卷起大量碎片

期間還伴隨閃電

據(jù)山東省菏澤市東明縣應(yīng)急管理局通報(bào)

此次龍卷風(fēng)極端天氣導(dǎo)致1人死亡

79人受傷

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那么

什么是龍卷風(fēng)？

哪里最常發(fā)生龍卷風(fēng)？

遇到龍卷風(fēng)該怎么辦？

龍卷風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警難度何在？

該如何破解龍卷風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警？

我們一探究竟

龍卷風(fēng)有何來(lái)頭？

龍卷風(fēng)是一種局地性、小尺度、突發(fā)性的強(qiáng)對(duì)流天氣，是在極不穩(wěn)定的天氣狀況下，空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)造成的強(qiáng)烈的、小范圍的空氣渦旋。龍卷風(fēng)的時(shí)空尺度很小，直徑平均在200米至300米，發(fā)生至消散的時(shí)間在幾分鐘到幾十分鐘。

強(qiáng)對(duì)流天氣是龍卷風(fēng)產(chǎn)生的基本條件。在低空急流較強(qiáng)的情況下，龍卷風(fēng)發(fā)生的概率也會(huì)大大增加。

龍卷風(fēng)是怎么形成的？中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員張濤帶來(lái)了解讀 戳圖看視頻

龍卷風(fēng)與普通大風(fēng)天氣不同，其主要區(qū)別是，龍卷風(fēng)是旋轉(zhuǎn)風(fēng)，尺度更小，其漏斗云和卷起的碎屑醒目可見(jiàn)，且中心氣壓很低，更易造成嚴(yán)重的災(zāi)害。普通極端大風(fēng)多為直線型大風(fēng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有清晰的視覺(jué)圖像，其災(zāi)害極端性一般低于龍卷風(fēng)。此外，普通極端大風(fēng)更具有瞬時(shí)陣風(fēng)性，而強(qiáng)龍卷風(fēng)可以持續(xù)數(shù)十分鐘。

由于觀測(cè)手段所限，目前，人們?nèi)詷O難監(jiān)測(cè)到龍卷風(fēng)的實(shí)際風(fēng)速、中心氣壓等氣象要素值。常規(guī)氣象觀測(cè)站很少能直接觀測(cè)到龍卷風(fēng)的存在。對(duì)龍卷風(fēng)最大風(fēng)力的確認(rèn)，多數(shù)是災(zāi)后災(zāi)情調(diào)查或者車(chē)載多普勒雷達(dá)近距離觀測(cè)得出的估計(jì)值。

2021年7月21日17時(shí)石家莊雷達(dá)低層仰角觀測(cè)龍卷發(fā)生區(qū)域反射率因子與徑向速度圖（紅色圈為龍卷發(fā)生位置）：（a）1.5°仰角反射率因子（b）1.5°仰角徑向速度（c）0.5°仰角反射率因子（d）0.5°仰角徑向速度。

為界定龍卷風(fēng)強(qiáng)度，按藤田級(jí)數(shù)，可分為EF0—EF5共6個(gè)等級(jí)。龍卷風(fēng)生消迅速，常與雷暴、冰雹和暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)相伴出現(xiàn)，甚至可以出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)中。實(shí)踐中，通常將EF2級(jí)以上的龍卷風(fēng)，稱(chēng)為強(qiáng)龍卷風(fēng)。

在我國(guó)，龍卷風(fēng)主要分為四個(gè)等級(jí)。其中，一級(jí)龍卷風(fēng)強(qiáng)度弱，對(duì)應(yīng)EF0級(jí)及以下；二級(jí)龍卷風(fēng)強(qiáng)度為中，對(duì)應(yīng)EF1級(jí)；三級(jí)龍卷風(fēng)強(qiáng)度為強(qiáng)，對(duì)應(yīng)EF2和EF3級(jí)；四級(jí)龍卷風(fēng)強(qiáng)度為超強(qiáng)，對(duì)應(yīng)EF4和EF5級(jí)。

龍卷最常在哪里出沒(méi)？

說(shuō)到龍卷風(fēng)，不少網(wǎng)友會(huì)想到2016年6月23日，江蘇省鹽城市阜寧、射陽(yáng)部分地區(qū)發(fā)生的龍卷天氣。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組確認(rèn)，那次鹽城龍卷風(fēng)為EF4級(jí)，風(fēng)力超17級(jí)。那么，鹽城是龍卷風(fēng)的高發(fā)地嗎？

龍卷風(fēng)主要出現(xiàn)在中緯度地區(qū)，北美、歐洲、俄羅斯、中國(guó)、日本及澳大利亞等地每年都會(huì)出現(xiàn)龍卷風(fēng)。其中，美國(guó)是龍卷風(fēng)出現(xiàn)最多國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000至2020年，美國(guó)平均每年出現(xiàn)1141次龍卷風(fēng)，堪稱(chēng)“龍卷風(fēng)王國(guó)”。歷史上，美國(guó)出現(xiàn)龍卷風(fēng)最多的年份，全年達(dá)1884次；最少則為944次。

美國(guó)歷年龍卷風(fēng)發(fā)生次數(shù)

在我國(guó)，20世紀(jì)90年代中期至本世紀(jì)初發(fā)生龍卷風(fēng)相對(duì)較多；2006年以來(lái)發(fā)生龍卷風(fēng)相對(duì)較少。最近10年（2011-2020年），我國(guó)年均出現(xiàn)24個(gè)龍卷風(fēng)。2005年，全年發(fā)生龍卷風(fēng)個(gè)數(shù)最多；2020年最少，為13個(gè)。

平原地區(qū)是龍卷風(fēng)相對(duì)高發(fā)的地區(qū)。對(duì)于我國(guó)來(lái)講，長(zhǎng)江中下游平原、珠三角、東北平原、華北平原等地都是龍卷風(fēng)發(fā)生較多的地區(qū)。我國(guó)大部分省份都有過(guò)龍卷風(fēng)的蹤跡，其中江蘇、廣東、湖北、安徽等省是我國(guó)發(fā)生龍卷風(fēng)次數(shù)較多的地區(qū)，其中江蘇和廣東省最多，年均龍卷風(fēng)分別為4.8個(gè)和4.3個(gè)；湖北和安徽省次之，均為2.0個(gè)。

時(shí)間上看，春季和夏季是龍卷風(fēng)多發(fā)季節(jié)，4至8月龍卷風(fēng)個(gè)數(shù)占全年的92%。其中4月、7月龍卷風(fēng)分別占全年的18.5%和29.5%。又以午后到傍晚最為多見(jiàn)。

不同地區(qū)出現(xiàn)龍卷風(fēng)的月份略有差異。華南多發(fā)月份為4至5月；長(zhǎng)江中下游地區(qū)4月和7月多發(fā)；華北地區(qū)6至7月多發(fā)；東北地區(qū)多發(fā)時(shí)段為6至8月；西南地區(qū)主要發(fā)生在7至8月；西北地區(qū)7月多發(fā)龍卷風(fēng)。

如何防范龍卷風(fēng)？

根據(jù)龍卷風(fēng)自身的特點(diǎn)和目前的預(yù)報(bào)預(yù)警水平，對(duì)其的防范應(yīng)有三個(gè)層面：

一是天氣發(fā)生前的較長(zhǎng)時(shí)效如幾小時(shí)至幾天，天氣預(yù)報(bào)會(huì)對(duì)龍卷風(fēng)背景即強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生可能性有較可靠的推測(cè)，這時(shí)起，人們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)后續(xù)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警的關(guān)注。

二是當(dāng)關(guān)注到氣象部門(mén)數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)前發(fā)布身邊的強(qiáng)對(duì)流臨近預(yù)報(bào)預(yù)警時(shí)，要減少外出，在安全場(chǎng)所回避強(qiáng)對(duì)流天氣和可能發(fā)生的龍卷風(fēng)。

三是當(dāng)已經(jīng)面臨龍卷風(fēng)威脅時(shí)，如果在戶外，要觀察龍卷風(fēng)動(dòng)態(tài)及時(shí)避開(kāi)其行進(jìn)路徑，如果在室內(nèi)，則遠(yuǎn)離門(mén)、窗和房屋的外圍墻壁，躲在比較堅(jiān)固的、永久性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物中抱頭蹲下，最安全的地方是地下室或半地下室；在房屋倒塌等緊急情況下，應(yīng)及時(shí)切斷電源，以防觸電或引起火災(zāi)；乘汽車(chē)外出遇到龍卷風(fēng)時(shí)，應(yīng)立即離開(kāi)汽車(chē)到堅(jiān)固的建筑物中或低洼地帶躲避，同樣需注意避開(kāi)其行進(jìn)路徑。

龍卷風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警難度何在？

龍卷風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警仍有很大不確定性，是國(guó)際上公認(rèn)的難題。與其他災(zāi)害性天氣相比，龍卷風(fēng)是一種少見(jiàn)的局地性、小尺度、突發(fā)性強(qiáng)的強(qiáng)對(duì)流天氣，其空間尺度很小，且生命史很短，較難被觀測(cè)捕捉和記錄，不確定性極大，對(duì)龍卷風(fēng)的預(yù)報(bào)預(yù)警更加困難。

即便是在龍卷風(fēng)頻發(fā)、災(zāi)害嚴(yán)重、研究較為充分的美國(guó)，其龍卷風(fēng)預(yù)警的平均提前量也只有不到20分鐘，且準(zhǔn)確率有限。

2022年3月21日，在美國(guó)得克薩斯州朗德羅克，人們?cè)邶埦盹L(fēng)過(guò)后查看災(zāi)情 圖源：新華社/美聯(lián)

具體來(lái)看，龍卷風(fēng)科研業(yè)務(wù)難點(diǎn)最初的源頭和關(guān)鍵——它太小了。盡管在公眾看來(lái)，龍卷風(fēng)“巨大”的風(fēng)柱接天連地，宛若魔幻大片，但對(duì)比上千公里的臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)，龍卷風(fēng)的個(gè)頭實(shí)在太小。這是一種少見(jiàn)的局地性、小尺度、突發(fā)性強(qiáng)對(duì)流天氣，直徑一般只有幾十米至數(shù)百米，最大的也只有1公里左右；持續(xù)時(shí)間短，一般為幾分鐘到幾十分鐘；其發(fā)生發(fā)展相當(dāng)“任性”——如果從高空能看到的話，幾乎就是一閃即滅。

即使地面氣象觀測(cè)站間距已部分實(shí)現(xiàn)公里級(jí)，也難以直接“捕捉”到龍卷風(fēng)；天氣雷達(dá)則受限于探測(cè)范圍、分辨率和地球曲率及地形遮擋等而無(wú)法直接探測(cè)到龍卷風(fēng)本身。現(xiàn)實(shí)中，一場(chǎng)龍卷風(fēng)發(fā)生了，通常只能依靠龍卷風(fēng)母體系統(tǒng)的發(fā)展去尋找一些信號(hào)。

蘇州盛澤龍卷風(fēng)災(zāi)后實(shí)拍

對(duì)于龍卷風(fēng)，人類(lèi)對(duì)其機(jī)理認(rèn)識(shí)尚淺，這也制約了相關(guān)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)的建立。

通常情況下，冷空氣到來(lái)前一周，人們就可以根據(jù)氣象信息準(zhǔn)備衣物；臺(tái)風(fēng)到來(lái)前幾天，可以根據(jù)氣象預(yù)報(bào)安排行程；就連預(yù)報(bào)預(yù)警時(shí)效要求很高的冰雹，即使預(yù)警遲到15分鐘，由于很多產(chǎn)生大冰雹的對(duì)流系統(tǒng)生命史可達(dá)2至3個(gè)小時(shí)，剩下的時(shí)間里也可能依然有效。然而，對(duì)于時(shí)間尺度僅有幾分鐘到幾十分鐘的龍卷風(fēng)，預(yù)警時(shí)效要求堪稱(chēng)苛刻。

另一方面，與每年龍卷風(fēng)發(fā)生頻次超過(guò)1200個(gè)的美國(guó)相比，我國(guó)的情況截然不同。我國(guó)龍卷風(fēng)發(fā)生環(huán)境復(fù)雜，多發(fā)生在暴雨、雷雨大風(fēng)或者臺(tái)風(fēng)等環(huán)境中，不同天氣背景下龍卷風(fēng)形成的環(huán)境條件存在諸多差異。我國(guó)幅員遼闊，不同區(qū)域的龍卷風(fēng)發(fā)生環(huán)境條件也存在諸多差異。

我國(guó)龍卷風(fēng)發(fā)生概率低的現(xiàn)實(shí)以及精細(xì)化觀測(cè)的限制，使得分析研究龍卷風(fēng)在我國(guó)的發(fā)生機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律缺少足夠樣本，相關(guān)科學(xué)認(rèn)識(shí)還不夠深入和全面。不過(guò)，隨著中國(guó)氣象事業(yè)的進(jìn)步，我國(guó)目前已建立起“點(diǎn)網(wǎng)面體”和直接間接各種豐富的監(jiān)測(cè)手段來(lái)應(yīng)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣，這給了中國(guó)氣象工作者沖擊這道世界級(jí)難題打下了一定基礎(chǔ)。

如何破解龍卷風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警？

目前，基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式和綜合資料研判，可對(duì)龍卷風(fēng)形成的環(huán)境參數(shù)（低層垂直風(fēng)切變、水汽條件、不穩(wěn)定能量、風(fēng)暴相對(duì)螺旋度等）進(jìn)行預(yù)報(bào)，可提前預(yù)判龍卷風(fēng)發(fā)生的可能性。在臨近預(yù)報(bào)時(shí)，可通過(guò)快速循環(huán)中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式對(duì)回波演變進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)龍卷風(fēng)生成的時(shí)間和區(qū)域進(jìn)行預(yù)判，通過(guò)風(fēng)云氣象衛(wèi)星和氣象雷達(dá)并結(jié)合人工智能算法等進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，嘗試開(kāi)展預(yù)警。

具體來(lái)看，2000年之前，我國(guó)的龍卷風(fēng)研究大多基于少數(shù)研究者對(duì)個(gè)例的分析；2000年左右，隨著我國(guó)新一代天氣雷達(dá)站網(wǎng)布設(shè)，龍卷風(fēng)開(kāi)始引起部分研究者的關(guān)注。

2019年7月3日17時(shí)45分左右，遼寧鐵嶺開(kāi)原地區(qū)發(fā)生強(qiáng)龍卷風(fēng)事件，附近風(fēng)速達(dá)23米/秒（9級(jí)）

2009年，國(guó)家氣象中心強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)中心組建，強(qiáng)對(duì)流業(yè)務(wù)逐漸得到加強(qiáng)。2013年，廣東省佛山市氣象局成立國(guó)內(nèi)首個(gè)龍卷風(fēng)研究中心。2017年，中國(guó)氣象局組織龍卷風(fēng)高發(fā)的江蘇、浙江、安徽、湖北和廣東等省氣象部門(mén)，由國(guó)家氣象中心牽頭中國(guó)氣象科學(xué)研究院等單位共同開(kāi)展龍卷風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)試驗(yàn)。2021年，龍卷風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施，《龍卷風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)工作方案（2021-2025年）》發(fā)布……

在監(jiān)測(cè)與預(yù)警方面，如果說(shuō)大范圍織密觀測(cè)網(wǎng)成本過(guò)高，那么在龍卷風(fēng)高發(fā)區(qū)，針對(duì)不同區(qū)域不同特點(diǎn)局地織密“小網(wǎng)”，則更具有可行性。例如，成都信息工程大學(xué)通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“龍卷風(fēng)探測(cè)雷達(dá)研制及業(yè)務(wù)化應(yīng)用研究”，探索“三重雷達(dá)網(wǎng)”協(xié)同探測(cè)技術(shù)，即龍卷風(fēng)探測(cè)雷達(dá)網(wǎng)、協(xié)同觀測(cè)網(wǎng)、綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)網(wǎng)，其中在龍卷風(fēng)雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)的布設(shè)中針對(duì)龍卷風(fēng)等小尺度天氣過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，開(kāi)展高時(shí)空分辨率相控陣天氣雷達(dá)及反射面多波束天氣雷達(dá)研制。龍卷風(fēng)探測(cè)專(zhuān)項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)已在龍卷風(fēng)多發(fā)地蘇北、皖北開(kāi)展。

相控陣天氣雷達(dá)

在建設(shè)雷達(dá)硬件的同時(shí)，提升雷達(dá)應(yīng)用水平也十分急迫。中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心（雷達(dá)氣象中心）已在試點(diǎn)省市開(kāi)展多波段雷達(dá)協(xié)同觀測(cè)試驗(yàn)和算法中試，著力提升強(qiáng)對(duì)流雷達(dá)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。

而在預(yù)報(bào)模式方面，近年來(lái)已有團(tuán)隊(duì)引入資料同化和集合預(yù)報(bào)思想開(kāi)展更為精細(xì)的數(shù)值模擬，有研究者認(rèn)為在當(dāng)前條件下，通過(guò)理想模擬與實(shí)際模擬相結(jié)合的研究手段，開(kāi)展針對(duì)我國(guó)龍卷風(fēng)個(gè)例的數(shù)值模擬研究具有較大可行性。譬如，根據(jù)有利于龍卷風(fēng)的環(huán)境條件場(chǎng)分析，嘗試開(kāi)展龍卷風(fēng)潛勢(shì)預(yù)報(bào)，就像在大平原上要捉一只兔子很難，但或許可以先鎖定兔子洞，即使“狡兔三窟”，也可以在洞口下夾子等待。

現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害調(diào)查則是必要手段，能夠為確定災(zāi)害的成因和強(qiáng)度，提供最重要和最直接的證據(jù)。譬如，2016年至2021年，佛山龍卷風(fēng)研究中心參與了國(guó)內(nèi)59次龍卷風(fēng)等致災(zāi)雷暴大風(fēng)的災(zāi)害調(diào)查，建立了一套詳細(xì)的龍卷風(fēng)災(zāi)害調(diào)查資料庫(kù)。

（原標(biāo)題：山東菏澤東明縣出現(xiàn)龍卷風(fēng)！關(guān)于龍卷風(fēng)，一文講清楚）

【責(zé)任編輯：李彥昆】

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