捕捉台风龙卷——“巨无霸”中的“小不点”
来源:中国气象报   发布时间:2020-04-30
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  本期嘉宾:
  广东省佛山市气象局技术总师、佛山市龙卷风研究中心技术骨干带头人黄先香
  中国气象局气象干部培训学院教授、中国气象局领军人才俞小鼎
  采访人:中国气象报记者刘钊
 
  本期观点:
  台风龙卷有很强的地域性,易出现在地势平坦地区
  台风的东北象限易产生龙卷
  环流背景是龙卷预报关键
 
  在诸多灾害性天气中,龙卷破坏力数一数二。而在气象学研究领域,龙卷预报则是世界级难题,极小的空间尺度,迅速发生、迅速消亡的突发特性,都使其极难被准确观测和预报。
  在龙卷“家族”中,尤为值得我们注意的是台风龙卷。相比“巨无霸”级别的台风,龙卷只是“小不点”,但这种伴随台风而生的龙卷在我国珠江三角洲一带较为高发,灾害影响不容忽视。
  研究发现,台风龙卷有很强的地域性,易出现在地势平坦地区,台风的东北象限易产生龙卷。台风龙卷通常出现在台风螺旋雨带上形成的微型超级单体中,其含有尺度在2公里到6公里左右的称为中气旋的γ中尺度涡旋,龙卷产生在中气旋内。
  大风生小风?台风引发龙卷不稀罕
  在很多人的印象中,龙卷来去如电,似乎“不屑”于与其他天气现象共生。但实际上,台风龙卷是龙卷中的一大类,台风引发龙卷也并非稀罕事。根据学者统计,1948年到1986年登陆美国的大约59%的飓风产生龙卷。1961年到1982年登陆日本的台风中,也有大约40%产生龙卷。
  诞生龙卷的气象条件包括垂直不稳定的大气层结、一定的低层水汽条件以及强烈的垂直风切变。而台风本身,正好制造了有利于龙卷发生发展的“温床”。台风本身风速很大,更容易在较大范围内形成有利于微型超级单体和龙卷形成的垂直风切变。在台风外围雨带上,常常生成微型超级单体,有些便会引发龙卷。
  一方面,台风为龙卷的诞生提供了大环境;另一方面,相比西风带龙卷,台风龙卷维持时间通常较短,强度较弱。这是由于台风上面大片云系起到了遮挡作用,相应环境的对流有效位能通常不是很强。
  有时候,如果台风有中层冷空气切入,使云系遮挡情况少一些,龙卷对应环境的对流有效位能就会大一些,龙卷强度也会更强。
  2018年9月17日9时37分至10时,广东佛山、肇庆多地受龙卷影响,龙卷路径长达18公里,最大破坏宽度达153米。这是EF2级的强龙卷,在台风“山竹”的影响下产生。
  台风的东北象限——台风龙卷高发区
  2018年,“山竹”是备受关注的台风之一,因其风力强劲、破坏力惊人,最终被世界气象组织台风委员会除名。
  相比之下,“山竹”带来的龙卷,却没有引发太大关注。其中一部分原因是由于龙卷影响区域的民众提前收到了预警信息,及时撤离,没有出现人员伤亡。
  及时做出预警的是佛山市气象局,这里设有我国首个专门龙卷风研究机构佛山市龙卷风研究中心。该中心专家认为,“山竹”引发的龙卷,正是一个典型的珠三角台风龙卷——诞生于台风的东北象限。
  在龙卷产生之前,“山竹”一路向西,而龙卷产生于距离“山竹”中心东北象限约490公里处螺旋雨带中的一个微型超级单体,在台风前进方向的右前侧。
  在这个时点,珠三角中低层处于强东南偏南急流控制下,强度很高。龙卷发生地的地形平坦,大气非常暖湿,低层垂直风切变强,风暴相对螺旋度很大。所有的一切,都非常有利于强龙卷母体风暴(微型超级单体及相应的中气旋)的发生发展。
  与“山竹”台风龙卷相似的台风龙卷并不少,珠三角几个强龙卷过程都产生在这类路径下。另有极少数台风龙卷出现在登陆台风中心的东南象限,如2013年台风“尤特”外围的东莞龙卷。
  陈联寿和丁一汇曾研究指出,龙卷产生在台风的一定部位,主要位于台风的右前象限,部分出现在右后方。
  环流背景是龙卷预报关键
  仅用台风前进方向,就能识别出台风龙卷是否会发生吗?这显然还不够。按照相似台风路径来判断珠三角地区是否有龙卷发生只是一种基于统计规律的可能性判断。2018年,台风“艾云尼”引发广州、佛山两次龙卷,但其移动路径以向北为主。另一方面,与“温比亚”“彩虹”等路径相似的台风,也有不少并未引发龙卷,比如2010年的“灿都”、2012年的“启德”、2014年的“威马逊”以及2016年的“沙莉嘉”。除了辨识路径外,台风登陆后在珠三角地区上空的大尺度环流背景、关键环境参数以及局地中小尺度环流是否适宜,也是关键要素。
  在最终产生龙卷的台风影响过程中,珠三角地区往往处于台风东侧和副热带高压西侧之间强盛的东南气流中,中低空各层都存在强东南偏南急流。强台风龙卷的产生需要有利于台风螺旋雨带上微型超级单体风暴的中尺度环境,包括一定程度的对流有效位能、较强的深层及低层垂直风切变、较大的风暴相对螺旋度和低的抬升凝结高度。综合这些参数,结合以往龙卷发生的观测记录,可以在一定程度上预测台风龙卷的发生。例如,一次台风来袭,将龙卷易发的台风中心东北象限与风暴相对螺旋度较大的区域、垂直风切变尤其是低层垂直风切变较强的区域相结合,再综合考虑各类环境条件,可以在一定程度上确定龙卷未来可能出现的区域。
  利用龙卷风研究中心取得的成果,佛山市气象局于2018年6月8日提前58分钟首次发布南海龙卷警报,同年9月17日,该局再次提前37分钟成功预警三水强龙卷。这两次龙卷的成功预警,开创了我国台风龙卷预警先河,实现了我国台风龙卷预警“零”的突破。
(来源:《中国气象报》2020年4月29日三版 责任编辑:王美丽)  
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