一、龍捲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,成串的龍捲漏斗雲從強烈對流單體中下探,在阿肯色、密蘇里、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捲風爆發。據不完全統計,這次龍捲爆發中,至少有32個龍捲風出現,強對流持續了近12個小時。
MRMS產品下的龍捲爆發
其中,在阿肯色州接地、橫跨密蘇里、田納西和肯塔基的“四州龍捲”,在雷達監測上出現了連續不斷的四個半小時強旋轉特徵,路徑總長度達386公里,將沿途的至少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捲之王--1925年的“三州龍捲”。
四州龍捲的強對流單體情況,來自Jack Silin
據追風者和目擊者拍攝的照片,結合雷達分析,“四州龍捲”的寬度可達1.6-3.2公里,居於全球已觀測龍捲的前列--此前,全球最寬龍捲為2013年的美國埃爾裡諾龍捲(4.2公里)和2016年我國阜寧龍捲(4.1公里);根據現有資料判斷,“四州龍捲”的強度很可能達到了最高的EF5級,超過了上述龍捲風,和1999年俄克拉荷馬城、1999年賈雷爾、2011年喬普林和2013年摩爾龍捲風齊名。
美國網友拍攝到的四州龍捲風
四州龍捲風的強大,首先體現在雷達資料上。龍捲活動期間,40英里外的雙偏振雷達監測到,龍捲風在大約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;而龍捲巔峰期前後的Vrot達到了134kt,為歷史第二;龍捲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。
四州龍捲的雷達表現,來自NWS
四州龍捲風的強大,更體現在它的破壞上。從接地開始,它無視丘陵水體,始終強大;它將木製房屋徹底吹跑,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,甚至將拔起小草、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公寓變成碎屑--這已經超出了龍捲風毀評估的慣用情形。
四州龍捲的地表表現,來自航拍
正因為此,四州龍捲風造成了極為巨大的傷亡,特別是正在上夜班的梅菲爾德蠟燭廠的工人們,幾乎遭受了滅頂之災;而龍捲巔峰經過、常駐人口僅188人的bremen鎮,就有12人遇難。除此之外,本次龍捲爆發中的其他龍捲也強度不俗,襲擊伊利諾伊亞馬遜倉庫的龍捲,也造成了數人喪生,截至12月12日,死亡人數已超過百人。
四州龍捲的災損--卡車被掛在樹上
毫無疑問,本次四州龍捲的影響,已經超過了2011年喬普林龍捲,是新世紀美國最為嚴重的龍捲風災害。正因為此,肯塔基州已宣佈進入緊急狀態,美國總統拜登也稱,這是“美國曆史上最大的龍捲風之一”。
二、龍捲產生原因
和颱風、颶風不一樣的是,龍捲風的尺度非常小,僅有幾十米到幾公里;生命史非常短,僅有十幾分鍾到一兩個小時,本次四州龍捲的四個半小時已是歷史之最;和生命史對應,龍捲風的路徑也比較短,一般只有數公里到幾十公里,超過100公里非常罕見。
四州龍捲的災損--房屋被夷為平地
龍捲風的產生機制也和颱風、颶風不一樣。颱風、颶風都產生在熱帶或亞熱帶洋麵,發展主要靠熱力,在相對正壓環境下生長;而龍捲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,是龍捲風產生的溫床。
來自scottduncanWX
這次龍捲爆發之前,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,暖溼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,中氣愛標註
可以這麼理解,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;然而由於北極渦旋的活躍,代表冬天實力的冷空氣在高空俯衝南下,扎進夏天--而這冬夏對峙,恰好又發生在美國中部大平原,龍捲風遂集體發生。
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。在龍捲風發生前三天,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,但未指出會有龍捲,隨後兩天逐級加碼,指出龍捲可能加大;到龍捲爆發之前10小時,美國氣象部門將評級提到中等,首次提到強龍捲可能;而在龍捲爆發前8小時,SPC(美國國家風暴預測中心)給出了龍捲觀察(tornado watch),區域和本次龍捲活動區域大致吻合。
美國氣象部門在龍捲爆發前10小時釋出的強對流展望
在龍捲進城之前25分鐘,第一個覆蓋梅菲爾德城區的龍捲風警報(TOR)釋出,同時電視臺一起直播提醒人們要注意;然而最為關鍵的龍捲風緊急警報(TORE)釋出的較為遲緩,僅在梅菲爾德龍捲出現前5分鐘上下發出。
四州龍捲路徑圖,來自evan fisher
由於四州龍捲的移動速度高達96公里/小時,5分鐘的準備時間顯然遠遠不夠。可見,對於全球領先、尤其是強對流和龍捲風業務一騎絕塵的美國氣象部門來說,這次龍捲風的預警表現並不能打滿分。
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,在龍捲接地後,果斷拉響緊急警報,災損可能並不會那麼大;一直在龍捲路徑附近的龍捲風追擊者們,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,主要氣象災害是颱風、暴雨和乾旱等;由於地形多山,龍捲風和其他強對流比美國相對少一點。但是,隨著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、並且取代颱風成為第一大氣象災害的趨勢。
和美國相比,我國有著制度上的強大優勢,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著力,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。