龙卷风属于极端天气的一种,预报难、破坏力大,一出现就会带来严重的风灾。对于灾害,事先预防往往比事后补救更有价值。如何进一步了解并提前预报龙卷风?在全球气候变暖、国内极端天气多发频发的背景下,这个问题显得更为迫切。


近日,中国气象局龙卷风重点开放实验室在广东省佛山市启动,之后将在我国龙卷风高发区开展专项观测试验。佛山市是龙卷风“高发区中的高发区”,记者了解到,这个实验室的“基底”正是佛山市龙卷风研究中心,该中心是国内第一个研究龙卷风的专门机构,多次成功预报龙卷风,这里有一群研究龙卷、追逐龙卷的人。


龙卷风在我国发生频率不高,但破坏力惊人


从外形上看,龙卷风是一个接天的漏斗状风卷,半空中伴随着被吹起的树枝、铁皮、建筑碎片;用气象学定义描述,它是在极不稳定天气下因空气强烈对流运动而产生的一种强烈的空气涡旋。


龙卷风在我国发生的频率并不高,但其破坏力惊人,且主要出现在人员密集、经济发达的东部地区,因此造成的损失不可小觑。“龙卷风过程常造成很严重的人员伤亡,还伴有大量的房屋、电力设施损坏,经济损失也非常严重。”佛山市龙卷风研究中心首席黄先香介绍。


佛山市龙卷风研究中心首席黄先香在观察气象雷达图。受访者供图


2022年7月20日,江苏连云港出现龙卷风,风力为15-17级,受灾人口2000余人,受伤人员26人,房屋受损649户、3148间,农业成灾面积3743亩,直接经济损失约6500万元。同年6月19日,佛山市出现弱龙卷风,仅持续1分钟左右,有水泥电线杆被龙卷风吹断,导致约2000户居民及企业用电中断。2021年5月15日,武汉龙卷风造成了8人遇难,280人受伤。

 

龙卷风之所以能造成巨大的灾难,首先是因为它中心风速极大,有极大的破坏力;其次,龙卷风的中心气压很低,会将地面的人和物吸向高空,而且因为它是移动的,被吸入的人和物还可能在旋转中从半空被甩出去。

 

佛山为龙卷风“高发区中的高发区”

 

我国东部地区易出现龙卷风,佛山市又是其中的高发区。2006年至2022年7月,佛山市已累计出现了27个龙卷风。仅去年6月至7月,佛山就出现了4次龙卷风。

 

黄先香分析,从地形上看,佛山市水网发达,平原较多,较易产生龙卷风,且龙卷风多为南北走向。由于受龙卷风影响较严重,佛山市气象部门向来重视对龙卷风的研究与防御。2013年,这里成立了佛山市龙卷风研究中心,也是国内第一个龙卷风研究中心。

 

去年7月4日,佛山市三水区云东海街道出现龙卷风,佛山市龙卷风研究中心提前一小时给出了预报。

 

“其实很难做到提前这么长时间的预报。当时是7月份,台风‘暹芭’正影响我国,根据以往的研究,在这种背景下,佛山是容易出现龙卷风的,所以我们很早就一直在关注。”黄先香说,提前给出预报,通过微信、微博、电视台等渠道把信息传播开,有助于防灾减灾。

 

黄先香介绍,从气象角度来说,龙卷风的时间、空间尺度很小,它的形成有很强的随机性,比普通的风雨更难捉摸。龙卷风的预报是一个世界难题,她举了个例子:龙卷风往往从其母体“超级单体风暴”中产生,但是并非所有的超级单体风暴都会产生龙卷风,2015年超强台风“彩虹”的外围环流里有100多个超级单体风暴,但只有3个产生了龙卷风。龙卷风的形成机制还需要进一步研究。


佛山市龙卷风研究中心副研究员白兰强在分析2015年超强台风“彩虹”引起的龙卷风。受访者供图


成立灾害调查工作组,在全国各地“追龙”

 

在我国,龙卷风发生的概率低,历史资料比较少。要想研究龙卷风,需要去全国各地调研,掌握一手资料。龙卷风难以预报,甚至等到发生过后才能判断这场风灾是由龙卷风造成的。因此,去实地调查、“追逐”龙卷风,是研究人员了解龙卷风的方式之一。

 

2015年,佛山市龙卷风研究中心正式成立灾害调查工作组。这几年,黄先香和工作组的同事去了十几个省市,行程达到十几万公里。

 

龙卷风的灾害调研就是和时间赛跑。“只要一收到风灾消息,我们就得立刻出发,因为灾害发生后当地也会马上开启救灾工作,去迟了的话,现场的电线杆、树木等就会被清理掉。我们需要通过现场的这些情况,推断出龙卷风的影响范围、影响时间、风力等,从而建立数据库,这对龙卷风的研究十分重要。”

 

虽然研究人员会接到龙卷风的线索,但这个判断不一定准确。“我们到了当地,会用无人机观察树木倒伏情况,龙卷风造成的破坏带(条迹)一般是狭长的,沿破坏带会有明显的辐合状树木倒伏。”黄先香介绍,但如果树木是朝一个方向倒一大片的话,那么可以判断它是由普通雷雨大风造成的;如果树木是向四面八方倒伏的,则是由下击暴流大风导致的。

 

开展龙卷风灾情调查,除了利用无人机航拍确定灾情范围外,还需要实地测量龙卷风受灾路径长度、最大受灾宽度,以及了解灾情特征和周边地形、地貌资料等。在“追龙”途中,灾害调查工作组经常驾车穿过狂风暴雨。截至2022年7月,工作组已参与国内67次龙卷风等致灾雷暴大风灾害的调查。


2020年6月,黄先香和同事去江门做龙卷风灾害调查。受访者供图


“大自然就是我们的实验室”

 

经过多年努力,佛山市龙卷风研究中心参与制定了《龙卷风强度等级》国家标准,编写了龙卷风灾情调查技术规范和业务手册,建成了广东历史龙卷风查询系统,目前正在打造中国最大、最全、最详细的龙卷风灾情调查数据资料库。


今年2月13日,中国气象局在佛山市龙卷风研究中心的基础上,启动了中国气象局龙卷风重点开放实验室。


据悉,该实验室由中国气象局主管,广东省气象局和北京大学联合共建,将集中开展龙卷风及其母体“超级单体风暴”的形成机制与监测预警预报技术研究。针对我国龙卷风开展特征分析及机理研究,发展龙卷风监测预警预报技术;利用S波段双偏振天气雷达和X波段双偏振相控阵天气雷达进行多波段雷达组网,在我国龙卷风高发区开展专项观测试验;将监测预警预报技术研究成果在粤港澳大湾区和江淮地区进行业务示范。


通过建设,该实验室有望快速提高龙卷风等强对流天气成因的机理研究水平,提升龙卷风等强对流天气的监测预警预报能力,从而有效增强我国防御龙卷风等极端灾害天气的能力。

 

“开放指的是开放合作,我们这个实验室汇聚了全国众多高校、科研院所,大家一同参与研究。”佛山市龙卷风研究中心副研究员白兰强介绍,实验室是一个科研创新平台,除了固定人员外,只要是有兴趣、有研究计划的气象学者,或者人工智能等领域的专家学者,都非常欢迎他们加入到实验室来开展合作研究。

 

“佛山市龙卷风高发,大自然就是我们的实验室,我们布设了一些先进的设备,能得到第一手的观测资料,便于研究龙卷风。此后可以设计龙卷风野外观测试验,这在我们实验室未来的研究计划当中。”白兰强说。

 

他介绍,实验室建成之后,接下来一年的重点工作是建立和健全中国龙卷风历史数据库,“不限于佛山和广东,是全国范围内的”。同时,要科学优化多元观测设备布局,为明年或后年的龙卷风协同观测试验做铺垫。

 

新京报记者 王景曦

编辑 刘梦婕 校对 李立军