捕捉颱風龍捲——“巨無霸”中的“小不點”

本期嘉賓:

廣東省佛山市氣象局技術總師、佛山市龍捲風研究中心技術骨幹帶頭人黃先香

中國氣象局氣象幹部培訓學院教授、中國氣象局領軍人才俞小鼎

採訪人:中國氣象報記者劉釗

本期觀點:

颱風龍捲有很強的地域性,易出現在地勢平坦地區

颱風的東北象限易產生龍捲

環流背景是龍捲預報關鍵

在諸多災害性天氣中,龍捲破壞力數一數二。而在氣象學研究領域,龍捲預報則是世界級難題,極小的空間尺度,迅速發生、迅速消亡的突發特性,都使其極難被準確觀測和預報。

在龍捲“家族”中,尤為值得我們注意的是颱風龍捲。相比“巨無霸”級別的颱風,龍捲只是“小不點”,但這種伴隨颱風而生的龍捲在我國珠江三角洲一帶較為高發,災害影響不容忽視。

研究發現,颱風龍捲有很強的地域性,易出現在地勢平坦地區,颱風的東北象限易產生龍捲。颱風龍捲通常出現在臺風螺旋雨帶上形成的微型超級單體中,其含有尺度在2公里到6公里左右的稱為中氣旋的γ中尺度渦旋,龍捲產生在中氣旋內。

大風生小風?颱風引發龍捲不稀罕

在很多人的印象中,龍捲來去如電,似乎“不屑”於與其他天氣現象共生。但實際上,颱風龍捲是龍捲中的一大類,颱風引發龍捲也並非稀罕事。根據學者統計,1948年到1986年登陸美國的大約59%的颶風產生龍捲。1961年到1982年登陸日本的颱風中,也有大約40%產生龍捲。

誕生龍捲的氣象條件包括垂直不穩定的大氣層結、一定的低層水汽條件以及強烈的垂直風切變。而颱風本身,正好製造了有利於龍捲發生發展的“溫床”。颱風本身風速很大,更容易在較大範圍內形成有利於微型超級單體和龍捲形成的垂直風切變。在臺風外圍雨帶上,常常生成微型超級單體,有些便會引發龍捲。

一方面,颱風為龍捲的誕生提供了大環境;另一方面,相比西風帶龍捲,颱風龍捲維持時間通常較短,強度較弱。這是由於颱風上面大片雲系起到了遮擋作用,相應環境的對流有效位能通常不是很強。

有時候,如果颱風有中層冷空氣切入,使雲系遮擋情況少一些,龍捲對應環境的對流有效位能就會大一些,龍捲強度也會更強。

2018年9月17日9時37分至10時,廣東佛山、肇慶多地受龍捲影響,龍捲路徑長達18公里,最大破壞寬度達153米。這是EF2級的強龍捲,在臺風“山竹”的影響下產生。

颱風的東北象限——颱風龍捲高發區

2018年,“山竹”是備受關注的颱風之一,因其風力強勁、破壞力驚人,最終被世界氣象組織颱風委員會除名。

相比之下,“山竹”帶來的龍捲,卻沒有引發太大關注。其中一部分原因是由於龍捲影響區域的民眾提前收到了預警信息,及時撤離,沒有出現人員傷亡。

及時做出預警的是佛山市氣象局,這裡設有我國首個專門龍捲風研究機構佛山市龍捲風研究中心。該中心專家認為,“山竹”引發的龍捲,正是一個典型的珠三角颱風龍捲——誕生於颱風的東北象限。

在龍捲產生之前,“山竹”一路向西,而龍捲產生於距離“山竹”中心東北象限約490公里處螺旋雨帶中的一個微型超級單體,在臺風前進方向的右前側。

在這個時點,珠三角中低層處於強東南偏南急流控制下,強度很高。龍捲發生地的地形平坦,大氣非常暖溼,低層垂直風切變強,風暴相對螺旋度很大。所有的一切,都非常有利於強龍捲母體風暴(微型超級單體及相應的中氣旋)的發生發展。

與“山竹”颱風龍捲相似的颱風龍捲並不少,珠三角幾個強龍捲過程都產生在這類路徑下。另有極少數颱風龍捲出現在登陸颱風中心的東南象限,如2013年臺風“尤特”外圍的東莞龍捲。

陳聯壽和丁一匯曾研究指出,龍捲產生在臺風的一定部位,主要位於颱風的右前象限,部分出現在右後方。

環流背景是龍捲預報關鍵

僅用颱風前進方向,就能識別出臺風龍捲是否會發生嗎?這顯然還不夠。按照相似颱風路徑來判斷珠三角地區是否有龍捲發生只是一種基於統計規律的可能性判斷。2018年,颱風“艾雲尼”引發廣州、佛山兩次龍捲,但其移動路徑以向北為主。另一方面,與“溫比亞”“彩虹”等路徑相似的颱風,也有不少並未引發龍捲,比如2010年的“燦都”、2012年的“啟德”、2014年的“威馬遜”以及2016年的“沙莉嘉”。除了辨識路徑外,颱風登陸後在珠三角地區上空的大尺度環流背景、關鍵環境參數以及局地中小尺度環流是否適宜,也是關鍵要素。

在最終產生龍捲的颱風影響過程中,珠三角地區往往處於颱風東側和副熱帶高壓西側之間強盛的東南氣流中,中低空各層都存在強東南偏南急流。強颱風龍捲的產生需要有利於颱風螺旋雨帶上微型超級單體風暴的中尺度環境,包括一定程度的對流有效位能、較強的深層及低層垂直風切變、較大的風暴相對螺旋度和低的抬升凝結高度。綜合這些參數,結合以往龍捲發生的觀測記錄,可以在一定程度上預測颱風龍捲的發生。例如,一次颱風來襲,將龍捲易發的颱風中心東北象限與風暴相對螺旋度較大的區域、垂直風切變尤其是低層垂直風切變較強的區域相結合,再綜合考慮各類環境條件,可以在一定程度上確定龍捲未來可能出現的區域。

利用龍捲風研究中心取得的成果,佛山市氣象局於2018年6月8日提前58分鐘首次發佈南海龍捲警報,同年9月17日,該局再次提前37分鐘成功預警三水強龍捲。這兩次龍捲的成功預警,開創了我國颱風龍捲預警先河,實現了我國颱風龍捲預警“零”的突破。


分享到:


相關文章: