一、龍卷生命史及極端情況概述
在平靜了幾乎整整一年後,美國中部時間12月10日傍晚起,成串的龍卷漏鬥雲從強烈對流單體中下探,在阿肯色、密蘇裡、田納西、伊利諾伊、肯塔基等十個州橫行霸道,形成了12月全球最為強大的龍卷風爆發。據不完全統計,這次龍卷爆發中,至少有32個龍卷風出現,強對流持續了近12個小時。

MRMS産品下的龍卷爆發
其中,在阿肯色州接地、橫跨密蘇裡、田納西和肯塔基的“四州龍卷”,在雷達監測上出現了連續不斷的四個半小時強旋轉特征,路徑總長度達386公裡,将沿途的至少23個城鎮夷為平地。這些資料,已經完全超越美國二戰前的龍卷之王--1925年的“三州龍卷”。
四州龍卷的強對流單體情況,來自Jack Silin
據追風者和目擊者拍攝的照片,結合雷達分析,“四州龍卷”的寬度可達1.6-3.2公裡,居于全球已觀測龍卷的前列--此前,全球最寬龍卷為2013年的美國埃爾裡諾龍卷(4.2公裡)和2016年我國阜甯龍卷(4.1公裡);根據現有資料判斷,“四州龍卷”的強度很可能達到了最高的EF5級,超過了上述龍卷風,和1999年俄克拉荷馬城、1999年賈雷爾、2011年喬普林和2013年摩爾龍卷風齊名。
美國網友拍攝到的四州龍卷風
四州龍卷風的強大,首先展現在雷達資料上。龍卷活動期間,40英裡外的雙偏振雷達監測到,龍卷風在大約500米的高空徑向速度超過了100米/秒,是雙偏振雷達觀測以來的最高紀錄;而龍卷巅峰期前後的Vrot達到了134kt,為曆史第二;龍卷掀起的碎屑球上升到了一萬二千米,超過了民航飛機的一般巡航高度。
四州龍卷的雷達表現,來自NWS
四州龍卷風的強大,更展現在它的破壞上。從接地開始,它無視丘陵水體,始終強大;它将木制房屋徹底吹跑,露出地基甚至刨出一部分地基;它攜帶雨水和冰雹沖刷地面,不僅剝開樹皮,甚至将拔起小草、翻開土壤;它輕而易舉地吹飛火車,吹塌磚混和鋼混建築,甚至直接讓一個堅固的較高價的電梯大廈變成碎屑--這已經超出了龍卷風毀評估的慣用情形。
四州龍卷的地表表現,來自航拍
正因為此,四州龍卷風造成了極為巨大的傷亡,特别是正在上夜班的梅菲爾德蠟燭廠的勞工們,幾乎遭受了滅頂之災;而龍卷巅峰經過、常駐人口僅188人的bremen鎮,就有12人遇難。除此之外,本次龍卷爆發中的其他龍卷也強度不俗,襲擊伊利諾伊亞馬遜倉庫的龍卷,也造成了數人喪生,截至12月12日,死亡人數已超過百人。
四州龍卷的災損--卡車被挂在樹上
毫無疑問,本次四州龍卷的影響,已經超過了2011年喬普林龍卷,是新世紀美國最為嚴重的龍卷風災害。正因為此,肯塔基州已宣布進入緊急狀态,美國總統拜登也稱,這是“美國曆史上最大的龍卷風之一”。
二、龍卷産生原因
和台風、飓風不一樣的是,龍卷風的尺度非常小,僅有幾十米到幾公裡;生命史非常短,僅有十幾分鐘到一兩個小時,本次四州龍卷的四個半小時已是曆史之最;和生命史對應,龍卷風的路徑也比較短,一般隻有數公裡到幾十公裡,超過100公裡非常罕見。
四州龍卷的災損--房屋被夷為平地
龍卷風的産生機制也和台風、飓風不一樣。台風、飓風都産生在熱帶或亞熱帶洋面,發展主要靠熱力,在相對正壓環境下生長;而龍卷風主要在溫帶平原地形的陸地上,當然熱帶也有,發展主要靠動力,在強烈斜壓環境下生長。尤其是那種強烈的冷暖對峙環境,是龍卷風産生的溫床。
來自scottduncanWX
這次龍卷爆發之前,美國中部大平原出現了強烈的冷暖對峙:當地時間12月10日晚上,暖濕氣流從墨西哥灣大舉北上,850百帕達到急流強度,路易斯安那、密西西比、田納西和肯塔基等州的氣溫上升到21-24攝氏度,偏高15-25度;而此時強烈冷空氣正從堪薩斯、俄克拉荷馬等地南下,冷鋒南北溫差高達30度以上。
來自tropicaltidibits,中氣愛标注
可以這麼了解,雖然現在是12月,但美國東南部氣溫嚴重偏高,宛如暮夏或初秋;然而由于北極渦旋的活躍,代表冬天實力的冷空氣在高空俯沖南下,紮進夏天--而這冬夏對峙,恰好又發生在美國中部大平原,龍卷風遂集體發生。
三、預報預警情況和對我國的啟示
如此大規模的極端的冷暖對峙,美國氣象部門當然早就注意到了。在龍卷風發生前三天,美國氣象部門就發出強對流展望(outlook),指出中部大平原可能有強對流天氣,但未指出會有龍卷,随後兩天逐級加碼,指出龍卷可能加大;到龍卷爆發之前10小時,美國氣象部門将評級提到中等,首次提到強龍卷可能;而在龍卷爆發前8小時,SPC(美國國家風暴預測中心)給出了龍卷觀察(tornado watch),區域和本次龍卷活動區域大緻吻合。
美國氣象部門在龍卷爆發前10小時釋出的強對流展望
在龍卷進城之前25分鐘,第一個覆寫梅菲爾德城區的龍卷風警報(TOR)釋出,同時電視台一起直播提醒人們要注意;然而最為關鍵的龍卷風緊急警報(TORE)釋出的較為遲緩,僅在梅菲爾德龍卷出現前5分鐘上下發出。
四州龍卷路徑圖,來自evan fisher
由于四州龍卷的移動速度高達96公裡/小時,5分鐘的準備時間顯然遠遠不夠。可見,對于全球領先、尤其是強對流和龍卷風業務一騎絕塵的美國氣象部門來說,這次龍卷風的預警表現并不能打滿分。
來自美國氣象愛好者
可見,超出氣候規律的極端天氣事件,是全球面臨的共同難題。如果這次美國氣象部門為極端天氣留有餘量,在龍卷接地後,果斷拉響緊急警報,災損可能并不會那麼大;一直在龍卷路徑附近的龍卷風追擊者們,也會更快地幫助災區和災民完成避難避險。
我國是全球最大的季風氣候國家,主要氣象災害是台風、暴雨和幹旱等;由于地形多山,龍卷風和其他強對流比美國相對少一點。但是,随着氣候變暖以及西風帶振幅的加大,近年來我國強對流災害有增多、并且取代台風成為第一大氣象災害的趨勢。
和美國相比,我國有着制度上的強大優勢,能在預報上突破極值,能容忍“十報九空”,能最迅速地集中力量防災減災,有一大批熱心氣象事業的研究者和愛好者。如果我們在強對流監測預報研究、群防群治優勢發揮、社會追風文化培育等方面繼續着力,強對流防禦一定能在世界領先的基礎上再進步,把氣候變暖的負面影響壓到最小。