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历史仅见:美国极端龙卷风已酿成超纲级巨大灾难,对我国应有启示

作者:中国气象爱好者

一、龙卷生命史及极端情况概述

在平静了几乎整整一年后,美国中部时间12月10日傍晚起,成串的龙卷漏斗云从强烈对流单体中下探,在阿肯色、密苏里、田纳西、伊利诺伊、肯塔基等十个州横行霸道,形成了12月全球最为强大的龙卷风爆发。据不完全统计,这次龙卷爆发中,至少有32个龙卷风出现,强对流持续了近12个小时。

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MRMS产品下的龙卷爆发

其中,在阿肯色州接地、横跨密苏里、田纳西和肯塔基的“四州龙卷”,在雷达监测上出现了连续不断的四个半小时强旋转特征,路径总长度达386公里,将沿途的至少23个城镇夷为平地。这些数据,已经完全超越美国二战前的龙卷之王--1925年的“三州龙卷”。

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四州龙卷的强对流单体情况,来自Jack Silin

据追风者和目击者拍摄的照片,结合雷达分析,“四州龙卷”的宽度可达1.6-3.2公里,居于全球已观测龙卷的前列--此前,全球最宽龙卷为2013年的美国埃尔里诺龙卷(4.2公里)和2016年我国阜宁龙卷(4.1公里);根据现有资料判断,“四州龙卷”的强度很可能达到了最高的EF5级,超过了上述龙卷风,和1999年俄克拉荷马城、1999年贾雷尔、2011年乔普林和2013年摩尔龙卷风齐名。

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美国网友拍摄到的四州龙卷风

四州龙卷风的强大,首先体现在雷达数据上。龙卷活动期间,40英里外的双偏振雷达监测到,龙卷风在大约500米的高空径向速度超过了100米/秒,是双偏振雷达观测以来的最高纪录;而龙卷巅峰期前后的Vrot达到了134kt,为历史第二;龙卷掀起的碎屑球上升到了一万二千米,超过了民航飞机的一般巡航高度。

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四州龙卷的雷达表现,来自NWS

四州龙卷风的强大,更体现在它的破坏上。从接地开始,它无视丘陵水体,始终强大;它将木制房屋彻底吹跑,露出地基甚至刨出一部分地基;它携带雨水和冰雹冲刷地面,不仅剥开树皮,甚至将拔起小草、翻开土壤;它轻而易举地吹飞火车,吹塌砖混和钢混建筑,甚至直接让一个坚固的公寓变成碎屑--这已经超出了龙卷风毁评估的惯用情形。

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四州龙卷的地表表现,来自航拍

正因为此,四州龙卷风造成了极为巨大的伤亡,特别是正在上夜班的梅菲尔德蜡烛厂的工人们,几乎遭受了灭顶之灾;而龙卷巅峰经过、常驻人口仅188人的bremen镇,就有12人遇难。除此之外,本次龙卷爆发中的其他龙卷也强度不俗,袭击伊利诺伊亚马逊仓库的龙卷,也造成了数人丧生,截至12月12日,死亡人数已超过百人。

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四州龙卷的灾损--卡车被挂在树上

毫无疑问,本次四州龙卷的影响,已经超过了2011年乔普林龙卷,是新世纪美国最为严重的龙卷风灾害。正因为此,肯塔基州已宣布进入紧急状态,美国总统拜登也称,这是“美国历史上最大的龙卷风之一”。

二、龙卷产生原因

和台风、飓风不一样的是,龙卷风的尺度非常小,仅有几十米到几公里;生命史非常短,仅有十几分钟到一两个小时,本次四州龙卷的四个半小时已是历史之最;和生命史对应,龙卷风的路径也比较短,一般只有数公里到几十公里,超过100公里非常罕见。

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四州龙卷的灾损--房屋被夷为平地

龙卷风的产生机制也和台风、飓风不一样。台风、飓风都产生在热带或亚热带洋面,发展主要靠热力,在相对正压环境下生长;而龙卷风主要在温带平原地形的陆地上,当然热带也有,发展主要靠动力,在强烈斜压环境下生长。尤其是那种强烈的冷暖对峙环境,是龙卷风产生的温床。

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来自scottduncanWX

这次龙卷爆发之前,美国中部大平原出现了强烈的冷暖对峙:当地时间12月10日晚上,暖湿气流从墨西哥湾大举北上,850百帕达到急流强度,路易斯安那、密西西比、田纳西和肯塔基等州的气温上升到21-24摄氏度,偏高15-25度;而此时强烈冷空气正从堪萨斯、俄克拉荷马等地南下,冷锋南北温差高达30度以上。

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来自tropicaltidibits,中气爱标注

可以这么理解,虽然现在是12月,但美国东南部气温严重偏高,宛如暮夏或初秋;然而由于北极涡旋的活跃,代表冬天实力的冷空气在高空俯冲南下,扎进夏天--而这冬夏对峙,恰好又发生在美国中部大平原,龙卷风遂集体发生。

三、预报预警情况和对我国的启示

如此大规模的极端的冷暖对峙,美国气象部门当然早就注意到了。在龙卷风发生前三天,美国气象部门就发出强对流展望(outlook),指出中部大平原可能有强对流天气,但未指出会有龙卷,随后两天逐级加码,指出龙卷可能加大;到龙卷爆发之前10小时,美国气象部门将评级提到中等,首次提到强龙卷可能;而在龙卷爆发前8小时,SPC(美国国家风暴预测中心)给出了龙卷观察(tornado watch),区域和本次龙卷活动区域大致吻合。

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美国气象部门在龙卷爆发前10小时发布的强对流展望

在龙卷进城之前25分钟,第一个覆盖梅菲尔德城区的龙卷风警报(TOR)发布,同时电视台一起直播提醒人们要注意;然而最为关键的龙卷风紧急警报(TORE)发布的较为迟缓,仅在梅菲尔德龙卷出现前5分钟上下发出。

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四州龙卷路径图,来自evan fisher

由于四州龙卷的移动速度高达96公里/小时,5分钟的准备时间显然远远不够。可见,对于全球领先、尤其是强对流和龙卷风业务一骑绝尘的美国气象部门来说,这次龙卷风的预警表现并不能打满分。

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来自美国气象爱好者

可见,超出气候规律的极端天气事件,是全球面临的共同难题。如果这次美国气象部门为极端天气留有余量,在龙卷接地后,果断拉响紧急警报,灾损可能并不会那么大;一直在龙卷路径附近的龙卷风追击者们,也会更快地帮助灾区和灾民完成避难避险。

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我国是全球最大的季风气候国家,主要气象灾害是台风、暴雨和干旱等;由于地形多山,龙卷风和其他强对流比美国相对少一点。但是,随着气候变暖以及西风带振幅的加大,近年来我国强对流灾害有增多、并且取代台风成为第一大气象灾害的趋势。

和美国相比,我国有着制度上的强大优势,能在预报上突破极值,能容忍“十报九空”,能最迅速地集中力量防灾减灾,有一大批热心气象事业的研究者和爱好者。如果我们在强对流监测预报研究、群防群治优势发挥、社会追风文化培育等方面继续着力,强对流防御一定能在世界领先的基础上再进步,把气候变暖的负面影响压到最小。

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