探秘中国的龙卷风“地带”

近期，又进入龙卷风高发期。在我国，龙卷风发生概率总体较低，但近年来却越来越受关注。我国的龙卷风多发生在中东部地形相对平坦的平原地区，在空间上呈现江淮平原、黄淮平原、华南地区平坦地带、东北平原和华北平原几个多发地带。

东北平原、华北平原

专家：东北冷涡研究重点开放实验室正研级高工 才奎志

曾经留下伤痕的地方：东港、霸州、海伦、朝阳、开原……

东北平原和华北平原地势都较为平坦，处于温带，冷暖空气经常在此交汇，容易出现强对流天气。

东北地区每年大概发生3～4个龙卷风，其中辽宁平均每年1～2个，常出现于6～8月。历史上灾情比较严重的龙卷风案例有1969年8月25日辽宁省东港市龙卷风造成49人死亡、1969年8月29日河北省霸州市龙卷风造成98人死亡、1987年7月31日黑龙江省海伦市龙卷风造成12人死亡、2005年6月10日辽宁省朝阳县乌兰河硕乡龙卷风造成8人死亡、2019年7月3日辽宁省开原市龙卷风造成7人死亡。这些产生灾害比较严重的龙卷风有个共同点，就是都发生在冷涡背景下。

不可忽视的冷涡背景

这几个平坦的区域中，东北平原面积最大，华南地区龙卷风受台风影响较多，而东北平原龙卷风受冷涡影响较多。虽然多种天气尺度背景有利龙卷风发生，但梅雨、冷涡和台风是中国引起龙卷风较多的天气背景，且这三种背景下龙卷风发生条件存在显著差异。

龙卷风生成的有利环境条件不仅需要较大的对流有效位能和强的垂直风切变，还需要较高的相对湿度、较低的抬升凝结高度。冷涡背景下的环境条件，除了较差的低层湿度和较高的抬升凝结高度相对不利之外，其他有利条件通常都具备。例如在辽宁开原龙卷风发生前，由于对流风暴前部先在开原及周边地区产生了降水，迅速改善了湿度条件，从而形成了强烈的龙卷风。

在开原，我们找到了被夷为平地的二层楼

我记得印象最深的一次龙卷风灾害调查是针对2019年7月3日辽宁开原的强龙卷风。这次过程最终导致7人死亡、190余人受伤、9900余人受灾、大量基础设施损毁，造成了严重的经济和社会影响，这也是辽宁有记录以来最强的一次龙卷风。东北地区有详细记录的龙卷风个例非常罕见，此次龙卷风过程有大量的目击者以及当地交警部门的视频和照片等证据，并且开原市气象局（距离龙卷风路径最近约2千米）工作人员也对其进行了观测和记录，具有较高的进一步研究价值，因此非常值得开展现场调查。

在评估龙卷风等级时我们遇到一些困难，由于龙卷风移动过程中强度是变化的，且其路径穿过了村庄、城区密集坚固的高楼和工业园区，全长约14千米，如何判断哪个时刻龙卷风等级最强尤为重要，也非常不易。通过沿着龙卷风移动路径进行现场调查，我们在工业园区中部发现一座钢筋混凝土框架结构的二层楼被夷为平地，判定龙卷风在此处达到最强，确定其强度为中国龙卷风强度等级四级（相当于EF4级）。

攻关东北冷涡龙卷风研究

研究发现，辽宁龙卷风个数与冷涡日数呈现较好正相关，且冷涡强度越强，冷涡中心与龙卷风距离越远；冷涡背景下辽宁龙卷风与热带气旋龙卷风的热力、动力学环境参数存在较大差异。这些研究为后续深入开展东北冷涡龙卷风研究奠定了基础。虽然目前尚不具备龙卷风的业务预报能力，但随着新一代天气雷达观测网、现场调查和数值模式等的发展，龙卷风研究取得了一定进展，例如去年我们研发了龙卷风潜势智能网格预报产品，这为龙卷风预报预警提供了更多支持。（马东雷）

2019年7月4日上午9时，龙卷风过后的辽宁省铁岭史开原铁西工业园区。郭慧君 摄影

江淮平原、黄淮平原

专家：江苏省气象台副台长、正研级高工 王啸华

铭刻于心的盐城龙卷风

江淮平原和黄淮平原位于我国中东部的长江中下游和黄河下游地区，地处中纬度，是我国南方和北方的中间过渡地带，南北天气系统在此交汇。同时由于地势平坦，滨江临海，境内多湖泊、水系纵横，有利于强对流天气的发生。

近几年越来越多的龙卷风被观测到，平均每年有3～4个破坏力较大的龙卷风。龙卷风由原来多发于江淮地区，发展到江南北部和黄淮地区；由原来多发于梅雨期，发展到梅雨期前后1～2个月发生可能性明显增大。近年来影响较大的龙卷风有2016年6月23日盐城北部EF4级龙卷风、2021年5月14日苏州吴江龙卷风以及2022年7月20日淮北四地龙卷风，其中盐城龙卷风造成99人死亡，是华东地区有史以来伤亡最多的龙卷风。

“暴雨中”的龙卷风

在梅雨期或者黄淮雨季，副热带高压西北侧低层强盛的暖湿气流带来充足的能量和水汽，与高纬度南下的高空槽相遇，在低空切断出低涡。在整个环境场涡度较大的情况下，局地雷暴尺度对流受较大的低空垂直风切变和能量等环境条件影响，水平涡度扭转为垂直涡度，形成龙卷风。该区域的龙卷风通常发生在暴雨中，造成的影响和破坏力比其他平原的更大。

连夜赶赴现场确认龙卷风触地直径

龙卷风的灾情调查有两方面作用，一是确定是不是龙卷风，二是确定龙卷风的强度等级、路径和发生时间等信息。因为龙卷风尺度小，且发生概率低，第一时间完整的灾情调查对摸清情况以及开展龙卷风预报经验总结和技术研究非常重要。

2016年6月23日下午，盐城发生EF4级龙卷风后，江苏省气象局派出灾情调查小组连夜赶赴现场，与国家气象中心、南京大学、北京大学等多家单位联合开展龙卷风定级和路线调查，利用无人机航拍南北宽1千米、东西长30千米的受灾区域。如此庞大的龙卷风直径测量，除了采用无人机航拍，附近正好有一条南北向高速公路，开车自南向北测量路灯被吹毁的范围正好在1千米左右，两者相互印证了龙卷风触地时的直径。

率先建成一体化预警业务体系

江苏省气象部门依托中国气象局预报与网络司全国龙卷风监测预警业务试验，应用苏北平原多波段雷达协同观测网，研发了江淮地区龙卷风预警技术并开展示范应用。从潜势预报技术、临近预警技术、预警业务流程、灾情调查和个例库建设等方面，研制了梅雨锋龙卷风和台风龙卷风的概念模型、建立了基于中气旋和龙卷风涡旋特征的龙卷风识别算法和多算法集成动态权重外推算法，制定了《江苏省－市－县一体化龙卷风预警技术规范》，建成了江苏强对流综合报警追踪平台（SWATCH）和典型龙卷风个例库，率先建成了省－市－县一体化龙卷风预警业务体系。

目前，江苏省气象局正在推进省政府强对流大风监测预警服务示范体系建设，着力从多波段雷达协同观测应用、基于双偏振雷达特征的龙卷风客观识别算法研制、完善龙卷风应急气象服务业务规范等方面开展攻关研究。（孙啸）

华南地区平坦地带

专家：佛山市龙卷风研究中心正研级高工 黄先香

前汛期龙卷风和后汛期龙卷风存在差异

由于地处低纬度地区，且受到海陆分布等的影响，华南地区形成了热带和亚热带季风气候，这里雨季开始时间早、持续时间长，汛期从4月到9月长达半年。其中，4～6月为华南前汛期，主要受西风带系统影响，多暴雨、雷雨大风、冰雹等强对流天气；7～9月为华南后汛期，主要受热带气旋等东风带系统影响，是我国受热带气旋影响最多最严重的区域。

总体上讲，广东和海南是龙卷风高发的省份，广西相对较少。龙卷风主要发生在汛期，大致分为两类，一类是前汛期龙卷风，产生在西风带天气系统的背景下，往往与雷雨大风等相伴而生；另一类是后汛期龙卷风，主要发生在热带气旋的背景下。2015年10月4日，台风“彩虹”外围的龙卷风强度达到了EF3级，是华南地区有记录以来最强的热带气旋龙卷风，造成广州和佛山7人遇难，200多人受伤，当日广州超过40万户停电；2019年4月13日，湛江徐闻出现龙卷风，强度达到了EF3级，是华南地区有记录以来最强的西风带龙卷风，造成1人遇难，5人受伤。

关注热带气旋影响天气背景

东北平原和华北平原、江淮平原和黄淮平原的龙卷风主要发生在东北冷涡、梅雨等西风带系统影响天气背景下，而华南龙卷风多发于热带气旋影响天气背景下。据统计，2021年广东和海南是全国热带气旋龙卷风最为高发的区域，这主要与该区域受热带气旋影响最多有关，还与该区域西北高东南低的地势及多平坦地带、多喇叭口地形（如珠江三角洲平原、雷州半岛等）的地理环境有关。

灾情调查寻找龙卷风的“蛛丝马迹”

“前天晚上，广西桂林临桂区国家气象站测得60.3米／秒（17级）的大风，疑似龙卷风！”2019年3月23日15时前后，我突然接到局领导打来的电话。由于大风是发生在晚上且下着雨，没有相关天气视频加以佐证，只能通过现场灾害调查来研判风灾的类型，且必须要抢在市政、交通部门大规模清理受灾现场之前。

第二天一早我们就到达了灾害现场，开展无人机航拍，确定灾情范围、受灾路径长度、最大受灾宽度，以及灾情指示物的倒伏特征（辐合、辐散）等，并实地测量倒伏或折断树木的直径、树木的类型（硬木或软木），记录局地灾情指示物的倒伏特征和周边地形、地貌资料，通过与气象监测数据和对应雷达图上的“蛛丝马迹”逐一比对、相互印证，科学为龙卷风强度定级。我和同事为了测量，钻进临桂气象站所在小山之下的一片树林，同事还不小心一脚踩滑掉到臭水沟里，全身湿透。

结合实验室任务多方面推进工作

近年来主要开展了广东历史龙卷风个例库建设、广东龙卷风发生的大气环境条件研究、龙卷风预报预警技术指标及业务流程建设等工作。近期将会结合中国气象局龙卷风重点开放实验室任务，建立健全中国龙卷风数据库；开展特定区域气候背景下龙卷风风暴机理研究；开展龙卷风监测预警核心技术的研发及平台建设，包括开发龙卷风潜势客观预报技术、研发基于多波段雷达的TVS／M识别算法及龙卷风监测预警方法、建设龙卷风客观识别预警等研究成果集成平台；针对龙卷风高发区开展专项观测试验。（叶萌）

美国“龙卷风走廊”因何得名？

美国是全球最活跃的龙卷风区之一，其龙卷风集中发生在中南部和东南部，从得克萨斯州西部到明尼苏达州之间的狭长地带因龙卷风发生频次极高，被称为“龙卷风走廊”。

世界气象组织“极端天气气候事件档案”显示，龙卷风世界纪录几乎都出自美国，例如1925年3月18日，席卷美国密苏里州、伊利诺伊州、印第安纳州的龙卷风，持续时间达3.5小时，路径达352.4千米，是单次持续时间最长、影响路径最长的龙卷风。2011年5月31日，发生在美国俄克拉荷马州埃尔里诺市的龙卷风最大直径4184 米，是有记录以来最宽的龙卷风。

美国“龙卷风走廊”形成的原因，学者普遍认为是来自落基山脉的干冷空气与来自加勒比海、墨西哥湾的暖湿气流交汇，同时垂直方向空气存在较大温差，气象条件非常利于龙卷风的产生。再加上密西西比州处于平原地区，广阔平坦的地形更容易出现较强的垂直风切变和较大的风速，有利于龙卷风的维持。

中国和美国地处北半球同一纬度带，拥有大致相当的国土面积和跨度，为何中国的龙卷风数量不及美国的十分之一？这就不得不说青藏高原对我国天气气候的特殊影响。

青藏高原平均海拔4000米以上，与我国秦岭、南岭等山脉一起形成“屏障”，使得北方冷空气南下的阻力远高于美国同纬度地区。对于中纬度西风带大气而言，这可不仅仅是“一面墙”的阻挡作用。强烈的太阳辐射加热了高原地表及周边大气，使得中国西部高空成为“火炉”一般的存在，不仅让低空冷空气南下望而却步，也将由西风带大槽和涡旋携带的高空冷空气阻挡得几乎干干净净。正因此，中国没有像美国那样明显的龙卷风走廊，且龙卷风频次和强度较低。（李倩）