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臺風“暹芭”引發多個龍卷 龍卷監測預警研究任重道遠

發布時間:2022年07月08日 來源:中國氣象報社

佛山、潮州、汕頭、廣州……近日,龍卷頻繁光顧廣東多地,其中7月4日15時30分左右,佛山市三水區云東海街道附近發生中等級別龍卷,持續時間約兩分鐘,現場破壞路徑約900米,最大寬度約70米,造成樹枝折斷、廠房工棚受損。當天,佛山市氣象臺提前一小時發布了龍卷警報,為當地防御和人員撤離爭取了提前量。

為何“暹芭”登陸前后龍卷頻發? “神出鬼沒”的龍卷有何特點?“提前一小時發布龍卷預警”又是什么概念?對此,記者采訪了中國氣象局氣象探測中心(雷達氣象中心)雷達應用室總工程師姚聃和廣東省佛山市龍卷風研究中心正研級高級工程師黃先香。

“暹芭”引發多個龍卷:面廣、分散、整體強度不強

6月30日,佛山市南海區獅山鎮顏峰社區丹邱村附近出現龍卷;7月2日,潮州市潮安區、佛山市南海區出現龍卷;7月4日,廣州市黃埔區、增城區、花都區和佛山市三水區出現龍卷。

黃先香表示,此次廣東頻繁出現的龍卷與今年第3號臺風“暹芭”的活動密切相關,龍卷出現面比較廣且相對分散,但整體強度不強,均為弱到中等級別龍卷,且持續時間不長,僅持續幾十秒至兩分鐘左右。

在廣東地區,由臺風引發的龍卷不稀奇,但一個臺風引發多個龍卷并不常見。其實,關于龍卷的研究數據也并非“完全統計”,因為其來去太過匆匆,個頭又太小,加上此前觀測手段有限,要想將每一個發生的龍卷都“登記在案”非常困難。

臺風如何引發龍卷:臺風內部環流、螺旋雨帶及地形配合

龍卷形成與有利的大氣環境條件密不可分,其中較強不穩定能量和充足的水汽,以及低層強垂直風切變等都是觸發龍卷發生的有利條件,而在臺風環流背景下,這些條件較容易被滿足,但一般無法達到超強龍卷的級別。此次臺風“暹芭”的移動路徑和環境條件都較有利于龍卷生成。

姚聃分析,臺風在發展的不同階段和不同位置都可能生成龍卷,“暹芭”產生的龍卷呈現由東向西的趨勢。6月30日,在“暹芭”未登陸前出現的龍卷,盡管距臺風本體較遠,但受臺風外圍螺旋雨帶影響,產生了較小的超級單體風暴,也就是龍卷母體;7月2日生成的龍卷主要受“暹芭”右前側雨帶影響,處于臺風的東北象限;7月4日生成的龍卷受“暹芭”右后側雨帶影響,處于臺風的東南象限。研究顯示,在臺風東北象限,龍卷生成概率更高、更集中,這里往往也是臺風風災最嚴重的區域。

根據對廣東臺風龍卷的歷史資料分析,當臺風在粵西到海南一帶沿海登陸時,處于臺風龍卷發生的關鍵區,特別是珠三角地區發生龍卷的風險較高。臺風龍卷關鍵區是指當臺風登陸后,臺風中心位于湛江到廣西南部一帶,或者位于海南島到北部灣一帶時,位于臺風中心右側區域的垂直風切變較大,為龍卷母體風暴發生提供更加有利的大氣環境條件。而本次臺風“暹芭”登陸點恰巧處于粵西,且登陸后并未迅速西移遠離廣東,而是緩慢北上,導致珠三角地區長時間處于臺風中心右側區域且低層垂直風切變非常強,對超級單體風暴生成十分有利。

姚聃表示,臺風引發龍卷比較常見,臺風內部環流、螺旋雨帶及地形的配合會影響龍卷生成。為何佛山經常出現龍卷?他指出,龍卷多生成于地勢平坦的區域,佛山地區三面環山、一面向海,地勢相對平坦,而平坦的下墊面有助于龍卷形成時在低層旋轉,臺風雨帶上的超級單體和潛在能產生龍卷的渦旋結構有足夠長的時間進行組織發展。

此外,季節對副熱帶高壓位置和大尺度天氣氣候條件有一定影響,但并無必然聯系,最主要還是取決于形成龍卷當天的天氣條件。例如,2015年10月4日的臺風“彩虹”在佛山地區引發強龍卷,盡管“暹芭”和“彩虹”在不同季節生成,但因登陸地點更相近,結合地理環境和天氣背景,其引發龍卷的形成機制十分相似。

龍卷監測預警研究任重道遠

7月4日,佛山市氣象臺提前一小時預警龍卷生成,為當地防御爭取了提前量。黃先香表示,此次“暹芭”引起的超級單體風暴發展較為連續、穩定,雷達回波特征較為明顯,且預報員較早就密切關注其發展,所以預警提前量較大。

其實早在2018年,佛山市氣象臺就在國內率先成功預警龍卷:提前58分鐘預警臺風“艾云尼”引發的南海大瀝龍卷、提前37分鐘預警三水白坭龍卷。

龍卷監測預警一直是國際上的難題。與其他災害性天氣相比,龍卷是一種少見的局地性、小尺度、突發性強的強對流天氣,其空間尺度很小,且生命史很短,較難被觀測捕捉和記錄,不確定性極大,對龍卷的預報預警更加困難。

相比其他類型的龍卷,盡管臺風引發的龍卷在臺風大系統下更易被關注,但由于臺風覆蓋范圍廣,地形復雜,不確定性較大,所以龍卷生成的地點和時間也很難判斷。即便是在龍卷頻發、災害嚴重、研究較為充分的美國,其龍卷預警的平均提前量也只有不到20分鐘,且準確率有限。既要把握預警精準度,同時也要考慮預警提前量,龍卷監測預警依然任重道遠。

難道面對龍卷只能束手無策?姚聃認為,目前,基于數值天氣預報模式和綜合資料研判,可對龍卷形成的環境參數(低層垂直風切變、水汽條件、不穩定能量、風暴相對螺旋度等)進行預報,可提前兩到三天預判龍卷發生的可能性。在臨近預報時,可通過快速循環中尺度數值天氣預報模式對回波演變進行預報,對龍卷生成的時間和區域進行預判,通過風云氣象衛星和氣象雷達并結合人工智能算法等進行加密監測,快速預警。

未來,基于多波段雷達組網開展協同觀測,可更加精密監測龍卷等快速發展的小尺度強天氣過程,收集并分析更多個例,通過不斷復盤、評估、檢驗,來提升監測預警和識別外推的能力,實現更準確、更精細化的預報預警。

(作者:羅瀾?責任編輯:張林)

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