強(qiáng)對流天氣是指出現(xiàn)短時強(qiáng)降水,、雷雨大風(fēng)、龍卷風(fēng),、冰雹和颮線等現(xiàn)象的災(zāi)害性天氣,,強(qiáng)對流天氣空間尺度小,生命史短暫并帶有明顯的突發(fā)性,。龍卷風(fēng)作為其中一種破壞力極強(qiáng)的強(qiáng)對流天氣,,風(fēng)速大,尺度?。ㄖ睆酵ǔT趲酌椎綌?shù)百米之間),,生成和消亡迅速,持續(xù)時間由十幾分鐘到幾小時不等,。我國長江中下游一帶為強(qiáng)對流高發(fā)區(qū)域,,今年5月14日,江蘇蘇州和湖北武漢相繼發(fā)生龍卷風(fēng),,對社會經(jīng)濟(jì)造成重大影響,。
全球龍卷風(fēng)主要發(fā)生在中緯度地區(qū),其中美國是龍卷風(fēng)出現(xiàn)最多的國家,。我國大部分?。▍^(qū)、市)都有龍卷風(fēng)的蹤跡,,龍卷風(fēng)主要發(fā)生在我國東部平原地區(qū),。最近30年(1991-2020年)我國平均每年有38個,其中江蘇和廣東最多,。春季和夏季是龍卷風(fēng)多發(fā)季節(jié),,4-8月龍卷風(fēng)個數(shù)占全年的92%。今年春季以來,,我國多地出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣,,強(qiáng)對流天氣異常活躍,,呈現(xiàn)偏多,、偏強(qiáng)特征。
我國龍卷風(fēng)的氣候特征
強(qiáng)對流天氣是指出現(xiàn)短時強(qiáng)降水,、雷雨大風(fēng),、龍卷風(fēng),、冰雹和颮線等現(xiàn)象的災(zāi)害性天氣,強(qiáng)對流天氣發(fā)生于中小尺度天氣系統(tǒng),,空間尺度小,,一般水平范圍大約在十幾公里至二三百公里,有的水平范圍只有幾十米至十幾公里,。其生命史短暫并帶有明顯的突發(fā)性,,約為一小時至十幾小時,較短的僅有幾分鐘至一小時,。而龍卷風(fēng)作為一種破壞力極強(qiáng)的強(qiáng)對流天氣,,是在強(qiáng)烈不穩(wěn)定天氣條件下產(chǎn)生的一種小范圍的空氣渦旋,中心風(fēng)力可達(dá)100~200米/秒,,直徑一般在幾米到數(shù)百米之間,。龍卷風(fēng)形成后,一般維持十幾分鐘到幾小時,,襲擊范圍很小,,但破壞力大。龍卷風(fēng)主要出現(xiàn)在中緯度地區(qū),,北美,、歐洲、俄羅斯,、中國,、日本及澳大利亞等地每年都會出現(xiàn)龍卷風(fēng),其中美國是龍卷風(fēng)出現(xiàn)最多國家,,記錄到的龍卷風(fēng)平均每年有1141個(2000-2020年平均),,堪稱“龍卷王國”。
由于觀測手段所限,,目前仍極難甚至無法監(jiān)測到龍卷的實際風(fēng)速,、中心氣壓等氣象要素值,常規(guī)氣象觀測站中也很少能觀測到龍卷風(fēng)的存在,,對龍卷風(fēng)最大風(fēng)力多數(shù)是災(zāi)后災(zāi)情調(diào)查或者車載多普勒雷達(dá)近距離觀測的估計值,。為界定龍卷強(qiáng)度,按藤田級數(shù)可分為EF0-EF5共6個等級,,風(fēng)速通常在30-100米/秒,,其中心最大風(fēng)速可超過140米/秒。龍卷風(fēng)生消迅速,,常與雷暴,、冰雹和暴雨等強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)相伴出現(xiàn),可造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失,實踐中將EF2級以上龍卷稱為強(qiáng)龍卷,。
現(xiàn)行龍卷風(fēng)等級劃分
20世紀(jì)90年代中期至本世紀(jì)初為龍卷風(fēng)相對多發(fā)期,。根據(jù)1991-2020年記錄到的龍卷風(fēng)資料統(tǒng)計,我國平均每年有38個龍卷風(fēng),。20世紀(jì)90年代中期至本世紀(jì)初發(fā)生龍卷風(fēng)相對較多,;90年代初及2006年以來發(fā)生龍卷風(fēng)相對較少。
1991-2000年,,年均龍卷風(fēng)39個,;2001-2010年,年均50個,;最近10年(2011-2020年),年均23個,。2005年龍卷風(fēng)個數(shù)最多,,達(dá)75個,2020年最少,,僅13個,。
我國春季和夏季為龍卷風(fēng)多發(fā)季節(jié)。4-8月龍卷風(fēng)個數(shù)占全年的91.7%,,其中4月,、7月龍卷風(fēng)分別占全年的18.5%和29.5%。又以午后到傍晚最為多見,。
不同地區(qū)出現(xiàn)龍卷風(fēng)月份略有差異,。華南多發(fā)月份為4-5月;長江中下游地區(qū)4月和7月多發(fā),;華北地區(qū)6-7月多發(fā),;東北地區(qū)多發(fā)時段為6-8月;西南地區(qū)主要發(fā)生在7-8月,;西北地區(qū)7月多發(fā)龍卷風(fēng),。長江中下游是我國龍卷風(fēng)的多發(fā)地區(qū)。江蘇,、廣東,、湖北、安徽等省是我國發(fā)生龍卷風(fēng)次數(shù)較多的地區(qū),,其中江蘇和廣東省最多,,年均龍卷風(fēng)分別為4.8個和4.3個,湖北和安徽省次之,,均為2.0個,。
據(jù)統(tǒng)計,1991-2020年,全國因龍卷風(fēng)災(zāi)害共造成608人死亡,,平均每年死亡20人,。其中,1991-2000年,,年均死亡26人,;2001-2010年,年均死亡20人,;最近10年(2011-2020年),,年均死亡15人。2016年死亡人數(shù)最多,,達(dá)100人,。
根據(jù)《中國氣象災(zāi)害大典》和1991-2020年《全國氣候影響評價》記載,在1951-2020年龍卷風(fēng)災(zāi)害中,,其中1977年4月16日湖北安陸等地龍卷風(fēng)造成118人死亡,,2016年6月23日江蘇省阜寧等地龍卷風(fēng)造成99人死亡,1967年3月24日浙江省長興等地龍卷風(fēng)造成87人死亡,,1978年4月4日陜西省乾縣龍卷風(fēng)造成84人死亡,。
今年春季以來我國強(qiáng)對流天氣活動特點
今年以來我國強(qiáng)對流天氣前期偏少、出現(xiàn)偏晚,,近期進(jìn)入偏多,、偏強(qiáng)階段。進(jìn)入5月,,長江中下游一帶為強(qiáng)對流高發(fā)區(qū)域,。
5月10日湖北省中東部出現(xiàn)歷史少見的強(qiáng)對流天氣過程,過程生消快,、突發(fā)性強(qiáng),,大風(fēng)、短時強(qiáng)降水,、雷電,、冰雹、龍卷等強(qiáng)對流天氣同時混合型出現(xiàn),。降水集中強(qiáng)度大,,武漢市最大小時雨強(qiáng)達(dá)99.6毫米;風(fēng)力強(qiáng)勁伴雷雹龍卷,,中東部國家站及區(qū)域站有248站出現(xiàn)極大風(fēng)速≥17米/秒的致災(zāi)大風(fēng),,武漢市有5個地方極大風(fēng)速達(dá)12級以上,中東部出現(xiàn)閃電83752次,。
5月14~15日,,武漢市大部出現(xiàn)中到大雨,局部暴雨或大暴雨,并伴有雷雨大風(fēng),、冰雹,、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣,最大小時雨強(qiáng)46.7毫米,,最大陣風(fēng)風(fēng)速為25.9米/秒(10級),。5月14日,蘇州市吳江區(qū)盛澤鎮(zhèn)出現(xiàn)EF3級龍卷,,中心最大風(fēng)力17級,,受災(zāi)范圍長達(dá)2公里左右,寬80-100米,。
強(qiáng)對流天氣活動頻發(fā)成因分析
強(qiáng)對流天氣活躍的成因主要是在大氣層形成上層冷,、下層暖的一個不穩(wěn)定層結(jié)。從低層看,,由于5月以來西太平洋副熱帶高壓明顯增強(qiáng)西伸,,南方暖濕氣流加強(qiáng),向北輸送的暖濕空氣帶來大量的水汽和熱量,,同時春夏之交,太陽輻射能量較強(qiáng),,利于地面升溫,,進(jìn)而對低空大氣升溫都非常有利,5月以來,,南方大部地區(qū)氣溫常年同期偏高1~2℃,,其中長江下游偏高2℃以上。暖濕氣流的輸送和太陽輻射的雙重影響,,使低層很容易形成一個高溫,、高濕的下暖濕結(jié)構(gòu)。同時,,高空的冷空氣也具有一定的實力,,5月以來,中高緯大氣環(huán)流形勢出現(xiàn)明顯調(diào)整,,我國東北,、華北上空高度場偏低,有利于冷渦活躍及東路冷空氣南下影響我國,,干冷空氣疊加在低層暖濕氣流之上,,就形成了上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。由于這樣一個條件在大范圍區(qū)域形成,,一旦有北方冷空氣南下,,激發(fā)對流發(fā)生后,隨著冷空氣東移南下的帶動,自西北向東南的各地就會出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣,。
由于形成的不穩(wěn)定條件非常強(qiáng),,水汽比較充沛,這兩者決定了近期強(qiáng)對流天氣的強(qiáng)度會比較強(qiáng),,帶來的風(fēng)雨影響比較大,,冰雹發(fā)生的可能性也會大大增加。
近期“龍卷王國”美國龍卷風(fēng)活動特點
美國是龍卷發(fā)生頻率最高的國家,,2000-2020年平均可記錄到1141個龍卷,。因此,美國是名副其實的“龍卷王國”,。2000年以來美國逐年發(fā)生龍卷風(fēng)次數(shù)分析發(fā)現(xiàn),,總體存在明顯的年際變化,略有增加趨勢,;2008-2020年因受龍卷風(fēng)侵襲平均每年死亡人數(shù)為87人,。從空間分布上呈現(xiàn)中東部顯著多于中西部,東南部明顯多于東北部,。1999年5月3日,,奧克拉荷馬州和堪薩斯州在一天之內(nèi)遭遇66個龍卷橫掃,直接經(jīng)濟(jì)損失超12億美元,。從上世紀(jì)50年代以來,,平均每年出現(xiàn)一次EF5龍卷。2011年共發(fā)生1632個龍卷風(fēng),,其中有59個龍卷風(fēng)造成人員死亡,,累計死亡人數(shù)達(dá)551人。
截至5月上中旬,,今年已初步記錄到美國發(fā)生345個龍卷風(fēng),,其中4個龍卷風(fēng)致11人死亡。歷史上,,美國龍卷風(fēng)年出現(xiàn)最多的為1884次,;最少的為944次。