颱風深入內陸後 何以引發龍捲?

對於今年的天津人和山東人來說,颱風北上影響似乎已經頻繁到司空見慣。但8月13日至14日的今年第14號颱風“摩羯”,還是讓不少人驚出了一身冷汗:倒不是颱風有多強,降雨有多大,而是它帶來了多個龍捲風。所過之處房倒屋塌,破壞力十分猛烈。

山東與天津本不是龍捲風高發區域,很多人都從未見過這種極具破壞力的自然災害。為什麼這次它會隨著“摩羯”的腳步到來呢?為了解開這個難題,中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室龍捲追蹤小組趕赴現場,進行了一番周密的調查。

台风深入内陆后 何以引发龙卷?

圖為龍捲追蹤小隊利用航拍系統記錄下的天津龍捲災後現場。圖片來源:中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室

同是龍捲 背景各異

追蹤小組在對8月13日和14日分別於天津市靜海區和山東濱州、德州、東營、濰坊等地發生的多個龍捲進行調查後發現,它們的類型不盡相同——發生於天津的屬於臺前颮線龍捲,發生于山東的則屬於颱風(熱帶氣旋)龍捲。

龍捲追蹤小組的姚聃博士介紹,龍捲的分類方法通常有兩種,按生成龍捲的母體系統可以分為超級單體中形成的龍捲以及颮線等線狀對流系統中的龍捲;按背景環境場可以分為西風帶龍捲和颱風龍捲。我國常用後一種分類方法。

在大多數情況下,生成於我國北方的龍捲的母體系統——超級單體和颮線通常處於西風帶中,向偏東方向移動,因此叫西風帶龍捲。比如造成嚴重影響的2016年6月23日鹽城阜寧特大龍捲風災害便屬於此類。

此次發生在天津靜海的龍捲生成於受颱風外圍環流影響,自東向西移動的臺前颮線系統。從13日的衛星雲圖和雷達圖可以看出,今年第14號颱風“摩羯”通過外圍環流遠距離在天津觸發了颮線,繼而引發龍捲。根據雷達回波數據、手機視頻、無人機航拍視頻以及災後現場的受災特徵,該龍捲移動路徑長度約5公里,持續時間約15分鐘,強度為EF2-EF3級。

不同於典型的西風帶龍捲隨母體系統自西向東移動,天津這次龍捲的移動路徑呈東北到西南向。

而8月14日發生于山東地區的龍捲,則“直屬”於“摩羯”,是典型的颱風龍捲。颱風螺旋雨帶中有強烈的對流活動,它們經常是強雷暴和龍捲的孕育地和集中地。2015年10月4日,發生在當年第22號颱風“彩虹”的螺旋雲帶中的強龍捲,自東南向西北方向影響了佛山市順德、禪城和南海區的十多個村居,造成嚴重災害。與該龍捲類似。

颱風引發龍捲並非稀罕事

為何颱風容易引發眾多龍捲?姚聃解釋,這是因為颱風本身風速很大,更容易在較大範圍內形成有利於超級單體和龍捲形成的垂直風切變。

西風帶龍捲和颱風龍捲從本質上來說有相似之處,颱風龍捲通常也是由熱帶氣旋外圍雨帶上的微型超級單體引發的,但其維持時間通常較短、強度較弱。這是由於颱風上面有云系遮擋,龍捲獲得的對流能量不夠。如果颱風有中層冷空氣切入,使雲系遮擋情況少一些,龍捲接收的能量就會多一些,強度也會更強,比如前面提到到的2015年發生於廣東佛山的龍捲。

但話說回來,即便颱風龍捲強度相對較弱,其破壞力依然不容小覷:在山東濱州,龍捲導致一處廠房結構遭到破壞,房屋鋼樑足足有四噸重依舊被掀翻,如果附近有村莊或當時廠房中有人的話,傷亡情況將難以想象。

對我國公眾而言,過去少有聽說颱風會引發龍捲,為何山東這次出現這麼多龍捲?這與颱風本身深入內地及其本身的熱力動力特徵有關,與廣闊的地形能使颱風在大範圍內造成風切變也不無關係,這也是為何美國颶風通常會帶來大量龍捲。其實早在20世紀50年代,美國學者已對颶風外圍龍捲有所研究,根據記錄,1967年颶風Beulah的外圍雨帶上產生了超過100個龍捲。

由於龍捲是一種非常小的渦旋系統,發生時間短、空間尺度小、移動速度快,生成和發展具有很大的隨機性,因此定時、定點的龍捲預報是世界性難題。

發生龍捲時,地面上所有建築物都不是最安全的躲避場所,最為安全的地方是位於地下的空間或場所,如地下室。


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