內陸地區會發生龍捲風嗎?龍捲風的高發地區可以預測出來嗎?
氣象學渣謝邀。前幾年在美國的「龍捲風之鄉」Oklahoma讀書,Oklahoma有著全美最好的氣象學院(School of Meteorology, University of Oklahoma,和災害性天氣預報中心(Storm Prediction Center, SPC),以及國家氣象中心(National Weather Center)也在這裡,因此我有幸一觀高水平的天氣預報。。。這裡真的是氣象局說幾點會下雨,基本上不會偏差超過一小時。。。
/********* 以下內容大部分來自於我的個人觀察和總結,因為我不是學災害性天氣預報的,免不了可能會有原理或數據上說錯的地方,請高人斧正 *********/
對於Oklahoma來說,陸龍捲真的是稀鬆平常的事情。從4月初開始,到6月底結束(美國部分其他地區7月也還有),基本上就是每年的龍捲風季。一年大大小小的幾十個差不多吧(有沒有上百我不知道,反正只要雷雨基本上有一半可能會出現龍捲預警)。。。
這裡的「大大小小」指的是,並非每一個龍捲都會造成極大的破壞。在龍捲風報告中,美國使用「EF分級,Enhanced Fujita Scale」方法,該方法由美國氣象學會在2006年提出,根據龍捲風的破壞程度來分級。從EF0到EF5,破壞力逐漸增大。更詳細的分級內容以及對應風速可以看wikipedia(Enhanced Fujita scale)。
龍捲風形成和消散的速度都比較快,所以衛星是不夠用的,基本上預測主要靠雷達,然後人眼作為補充。當雷達回波強度大到一定程度(60dB左右,也即對流很強)、又因為某種擾動而讓對流氣團有了角動量,就會開始旋轉。因此如果在雷達回波圖上同時發現高強度回波和明顯風速切變,就要做好龍捲的準備了。
美國的氣象事業發展得比較早,政府投入也比較多,因此雷達基本上能覆蓋所有的內陸地區(有興趣的親可以搜一下「Radar Scope」這個應用,在iOS和Android還有OSX平台上都有收費版,OU的氣象系師生基本上人手一個,很多普通民眾也有下載。可以看到上面的雷達範圍基本上能達到全覆蓋。)。除了地面雷達之外,Oklahoma的氣象部門還有不少車載雷達(精度更高但覆蓋面積比較小),每當發現有龍捲風可能性時,這些雷達車會開去可能形成龍捲風的區域,進行現場實時觀測,並傳回數據以修正短時預報中的龍捲風路徑預測。
其實龍捲的預測也要依靠傳統氣象站的觀測。通過傳統氣象站網路,可以得到大尺度(比如全國範圍)的天氣形勢(比如預報中聽到的「槽」「脊」「xx高壓」「xx低壓」),然後大致估計出強對流天氣可能會發生的時間範圍(一般是預測到幾天或一周之後)。然後通過釋放探空氣球,測量風速和溫度等觀測量的垂直廓線(就是這些物理量的垂直變化),然後根據風切變等計算出一些參數,然後根據這些參數來預測一天甚至當天的強對流/龍捲的可能性。具體這些參數都有些啥我不知道,我不是學災害預報方向的,求大神補充。。但非常重要的一個參數叫做「convective available potential energy, CAPE,中文大約是對流可用潛能(?)」,如果對流可用潛能比較大,一旦出現強對流天氣,破壞性就會很強,比如網球大的冰雹甚至龍捲風——當然,對流可用潛能很大的時候,也偶爾不會出現強對流天氣(可能是空氣太平穩,缺乏擾動),那麼這一天就是很濕熱但什麼也不會發生。
當CAPE很大、風切變明顯、大尺度預報也證明有降水雲團來襲,基本上提前一天就會發布「tornado watch,龍捲風預警」了,提醒民眾在相應時段內(一般是一天中的幾小時範圍)避免外出,小心龍捲風。然後當天會有一堆從OU氣象系、各地氣象部門出發的雷達車,趕赴雲團所在地,進行實地追蹤觀測(這些人被稱作storm chaser,風暴追逐者,有時能開出去七八個小時遠的地方,這種觀測是有危險的,所以真的很佩服他們的敬業精神)。雷達數據加上實地觀測,就可以得出大約20分鐘之後的比較準確的龍捲風預報路徑,氣象部門會在高回波及預測路徑上的附近地區(大約20分鐘車程以內)發布"tornado warning,龍捲風警報",聽到龍捲風警報,所有人必須立即躲到鋼混建築的一樓,最好是地下室,或者家中自己挖的風暴庇護坑(storm shelter,是個鐵做的小集裝箱類似物,可以容納三五個人,一般埋在家中車庫的地下並用栓子跟地基一起固定住,然後扣上頂蓋並栓好),實在沒有上述條件的,就盡量躲在家中廁所的角落裡而且避開會掉落的東西,開車的就緊靠橋墩下面停車躲避。
至於準確程度,其實並不是每個「龍捲風警報」都有高破壞性龍捲風出現。一來是可能能量不夠(比如降溫太快),二來是可能刮過一段路之後遇到不均勻下墊面(比如城市的高高低低的樓)於是能量耗完了,三來可能是龍捲風在天空中開始轉啊轉結果角動量不夠於是沒有繼續往下轉到地面上(氣象部門稱之touch down,觸地),所以並不是每個龍捲風都能拔樹倒屋。但是,基本上只要發了「龍捲風警報」,那冰雹和雷暴雨是少不了的,冰雹小的如黃豆,大的如網球(所以Oklahoma的房屋保險和汽車保險中的天氣險相對比較貴)。另一個答案里提到的「美國的龍捲風預報準確率目前有70%」在我觀察里應該是比較準確的。
------ 以下是圖 -------
下面是RadarScope的一個圖,KTLX是OKC附近的一個地面雷達,藍色瞄準鏡圓圈是我的GPS定位點,白色帶刻度線條為龍捲風預測路徑(一格大概是15分鐘),紅框是tornado warning龍捲風警報區,黃框是強對流天氣警報區severe storm warning(有時還有綠框,洪水警報,flood warning)。注意紅框左下角里有個鉤狀的。這是個跟其他對流雲團裹在一起的龍捲,我還有另外一個很明顯的螺旋鉤狀的雷達圖截圖,找到了補發上來。。。
很典型的鉤狀回波找到了,如下圖。。
下面是一輛雷達卡車,背景是OU和國家氣象中心的門口。這個雷達車應該是TAMU(德州農工)以及其他幾個學校(校徽我不認識)還有NSSL(國家災害性氣象實驗室,隸屬於NOAA國家大氣海洋局)一起合作建設的,德克薩斯和Oklahoma還有Kansas這一大塊對龍捲風的追蹤都特別關注,因為大平原農村地區很容易就一刮一大片。
以下是RadarScope應用中顯示的美國的雷達站點網路,美國全境截了一個圖,龍捲風高發的中南部地區截了一個圖,雷達探測範圍的覆蓋沒有盲區。(圖中的綠框是洪水警報)
瀉藥!
發生阜寧強對流天氣後多了很多關於龍捲的邀請。其他回答或者網上也多了很多關於龍捲風風強對流天氣的介紹,不再贅述。
聊點題外話
今年5月,我所在地發生強對流天氣,和阜寧這次很像,龍捲,冰雹,雷暴。所幸的是沒有發生人員傷亡,為阜寧祈福吧!
當日,我們已經早早做出強對流天氣預警,並發送給各相關單位,簡訊通知各村信息員。上午8點我們進入人工影響天氣待命,隨時準備好人工消雹,將可能發生的冰雹危害降至最低,12點接到命令趕往作業點準備實施人工消雹。13點一切準備妥當等待空軍可以作業命令。雷達回波圖上一片鮮紅顏色的強回波正要進入北部地區。而就在我們等待命令的時候,一塊超強回波在南部快速生成並達到極大強度。受限人員設備,作業條件等,根本趕不及對這塊超強回波進行人工消雹。更不能放棄準備好作業點,強度不及但範圍時間可能造成的危害都會更大。
作為一個氣象員,那一刻真的很痛心無力,預報到的災害,做了一些努力還是無法避免這樣突發性災害性並舉的強天氣。
阜寧強對流天氣發生後,網上出現不少對氣象部門職責的聲音,我想強調的是這次過程我們做了預報,但天災面前我們能做的還不夠多。用一位老預報員的話結束:誤解會有消散的一天,災害卻沒有停歇一天!
附上幾張五月強對流天氣造成嚴重損失的圖片
謝邀!這個問題簡單來說,龍捲風的預報,在全球來說是非常困難甚至是不太可能的. 美國的龍捲風由於中緯度平原地形等原因,發生的比較多. 因此美國也建立了比較密集的監測站(雷達),工作人員可以監控雷達回波的狀態. 美國對龍捲風的預警是比較系統的,能夠提前十幾分鐘做出預警,但是預警不代表就一定會出現龍捲風,只能代表這些氣象條件可能會促成龍捲風的形成. 但是,發出預警但不出龍捲風的概率其實是很大的. 或許發布10次預警只出現2次龍捲風都是正常的. 不過,如果美國氣象局發布了龍捲預警,當地居民很多都會加以重視,躲到地下室等以減少損失和傷害.
而在中國,現階段預測龍捲風基本上是不可能的,一是技術問題沒有達到美國那麼先進,二是國家投入不夠,沒有那麼密集的監測站點和雷達(當然,因為這種災害是非常罕見的,說實話我活了二十六年,腦海里出現過的國內發生的龍捲風次數絕不超過五次). 對這樣小概率出現的龍捲風,而且不是每次龍捲風都會有如此大的殺傷力,那麼國家應該不會把錢優先來投入這些方面吧,我覺得還不如先去投錢治理環境污染什麼的.
國內氣象部門現階段沒有龍捲風的預報(預警),相關的預報預警可能包括大風預警、冰雹預警、暴雨預警等,當然每種預警也分不同等級.
再來說說龍捲風. 中國的龍捲風出現多的地方在平原區域,那很大程度上就是在東部沿海的平原地區. 內陸也會有,不過應該比較少見. 平原地區我們的城市群比較多,而城市群會增加地面粗糙度,不易形成龍捲風,或者出現的龍捲風威力不會太大. 因此,龍捲風更大可能會出現在平原的農村地區. 既然在農村地區,如果像阜寧這次災害,我覺得,即使氣象部門提前發布了相關大風暴雨預警,村民們也很難進行預防. 你看看這次災害,房屋坍塌、汽車損毀、電線杆倒塌....農村的房子,如果是自己建的,一般不會像美國那樣建地下室吧?屋內不安全,屋外也不安全,那人們在災害來臨的時候,應該去哪裡躲避呢?很困難吧?
另一方面,如果氣象部門發布了相關災害預警,國內又有多少人會重視這些預警呢?我國氣象部門對暴雨、大風這種天氣的預報水平其實已經不低了,但仍存在空報漏報. 很多人都會抓著這些錯報對氣象部門進行批判,而無視其他預報正確的時候. 那麼我們政府要做的其實就是加強監測預警,提高我們的氣象災害風險管理能力,加大投入. 當然,對民眾普及氣象災害預防知識,也是相當重要的.
就說這麼多吧,說的不到位之處,望各位提出.
謝邀
龍捲是一種超級單體風暴,是雷暴雲的產物,常發生在地勢平坦的陸地、湖面、海面等地方,發生時常伴隨有冰雹,我國發生的龍捲主要分布在渤海灣附近地區,東部沿海省份,長江中下游流域,海南及廣東等華南地區,內陸也可能會發生龍捲,但比較少見。關於龍捲的預報,由於我國缺乏完善的極端天氣預警機制,也沒有大力發展建設龍捲的觀測預報體系(主要是我國受龍捲影響的時候實在太少了,國家在這一方面沒有重點發展,反觀颱風預報,我國的預報水準卻是世界一流的,因為我們每年都會受颱風影響,所以全國的氣象科研人員對這方面的研究較多,國家投入也大),也因為龍捲的水平範圍很小,直徑從幾米到幾百米不等,持續時間也僅有幾分鐘,最長的也不過幾十分鐘,很難被普通雷達捕捉到,所以現在我國還很難做到比較準確的預報。由於地形原因,全球每年80%-90%的龍捲都發生在美國,所以美國對龍捲的研究有很多,目前美國也形成了完善的極端天氣預警系統,美國設有強風暴預報中心,專門發布龍捲風的中期預報,可以提前3-5天發出龍捲預警,此外,美國還有全民總動員的政府應急機制,經過訓練的人憑藉肉眼觀測彌補科技的不足,一旦發現龍捲形成,會立即報告政府,政府核實後會拉響城市警報。儘管如此,美國在三十多年前的龍捲誤報率也曾高達70%,但經過幾十年的發展現在已經達到了78%的準確率。
謝謝邀請,了解甚少,簡單說兩句哈。
1.內陸地區會發生龍捲風嗎?
答案:是的。
下圖是我國龍捲風在1980-1993年間的分布圖
(來源:魏文秀,趙亞民. 中國龍捲風的若干特徵[J]. 氣象,1995,05:36-40.)
可以看到,江蘇的龍捲風還是不少的,2016年6月下旬的這次龍捲風也是在江蘇鹽城。
江蘇省對龍捲風的研究也相對較多。
2.龍捲風高發的地區可以預測出來嗎?
這個問題是不是想問,龍捲風是否可以預測。
答案:很難。即使是美國,也做不到完全的準確預測。中國龍捲風本來就比美國少,研究龍捲風的更少得多,對龍捲風的預報,也基本就像是其他答案里說的一樣:從雷達回波上看到其生成的跡象,然後發布「預警」,來達到所謂的「預測」的目的。說實話,這樣已經不錯了,畢竟除了龍捲風之外,還有不少氣象災害,以目前的技術水平沒法達到準確及時的預測,類似的還有短時強降水。
謝謝邀請。中國媒體常常報道海龍捲,也許這是你題目中提出內陸龍捲的原因之一。實際上龍捲大多發生在內陸,特別是開闊的大平原上,美國俄克拉荷馬州一年有多達近千個龍捲與其地形和所處緯度有密切關係。龍捲是一種劇烈的強對流天氣,其形成機制現在仍未完全清楚,從強對流天氣預報的角度看,大多數預報員只能通過前期大氣不穩定度的背景條件下做出可能發生強對流的預報(潛在發生可能性),然後根據雷達等設備的監測在天氣臨近時作出強對流的類型判斷(冰雹、暴雨、大風不同類型的強對流在天氣雷達圖上的特徵會有差異),但往往我們發現了雷達圖上的差異時強對流天氣已經發生了,這也是預報員在預判對流天氣的一大難點。
由於龍捲的尺度很小(相比大尺度天氣如西南渦)其發生除了受背景場影響,還有很局地的熱力差異、水汽條件、地形等的影響,因此預報很困難,但對於高發地區,有發生強對流的徵兆時提醒龍捲發生的可能性肯定預警正確的幾率要高很多。
我國華東長三角區域受副熱帶高壓北側的暖濕氣流和東北冷渦西南側的冷空氣交匯疊加影響,配合平原地形和近海水汽條件優勢,相比其他地區龍捲的發生概率相對較高,但比較美國龍捲多發地的概率就低的可憐了。
謝邀。先回答:有可能,不好預測。
龍捲風的本質是一種強對流天氣。強對流天氣還有雷暴,颮線等,發生的條件有兩個,分別是:充足的水汽條件;大氣不穩定。而大氣不穩定又可以分為熱力不穩定,即因受熱空氣抬升造成的不穩定,和動力不穩定,即因風切變而引起的大氣不穩定。當以上兩種條件達成時,即有可能發生強對流天氣。而強對流天氣中的龍捲風要發生,還需要加上一個地形因素,即發生在河谷,盆地的可能性較大。
題主提到了內陸地區,只要是滿足了上述條件,那都可能發生。只是內陸地區水汽條件相對沿海要小些,因此發生的幾率較小。最近的幾起龍捲風事件也有發生在內陸地區的,如長江游輪因龍捲風翻船事件,就發生在長江三峽,兩側高山中間河流水汽充足(感謝評論里紙巾指正,事後官方的報告稱事發原因是下擊暴流(也是一種強對流天氣),鏈接見:http://paper.people.com.cn/rmrbhwb/html/2015-12/31/content_1644321.htm);還有發生在甘肅的一起龍捲風在校園裡捲起學生上天事件(感謝評論里YangShu指正,這個事件是塵捲風並非龍捲風,對這兩種天氣的區別見答尾)。最經典的龍捲風多發地區大概是美國中央大平原,俄克拉荷馬州等附近,每年夏季都是雷暴,龍捲風等的多發地。這裡的地形也是因為大陸兩側有大山脈,中央是大平原的地形原因。
強對流天氣是小尺度天氣,很難預測。即便是實時的觀測也有難度(利用雷達回波來確定強對流天氣的位置),因為小尺度天氣移動也很迅速,最早能提前30分鐘到1小時發現強對流天氣這是目前國內的技術吧。但如果要強行預測的話,則主要抓住預測大氣不穩定的因素,即考慮什麼地方可能出現強熱對流或哪裡會有強風切變經過,但仍然是預報的難點。
總結:可能發生,需要充足水汽和大氣不穩定兩個因素。在結合兩邊高中間低的地形原因,在內陸也可能發生。目前的預報很有難度,主要把精力放在監控和觀測上,即提前1小時發現強天氣,再去發布預警信號,實時監控。
希望回答有用。
更新1.1 對龍捲風和塵捲風的區別:
由雷暴雲底伸展至地面的漏斗狀雲產生的強烈的旋風稱為龍捲風,屬於雲層中強烈雷暴的產物。而塵捲風則是由地面強烈增溫而生成的旋轉對流運動,以捲起地面塵沙和輕小物體形成旋轉的塵柱為特徵。「塵捲風首先從地面形成,再向空中發展。與龍捲風不同的是,塵捲風風柱一般在10多米,極少的塵捲風高度能達到100多米。此外,塵捲風影響範圍很小,直徑只有幾米,最長的才有10多米。塵捲風一般形成幾分鐘就會消失。」中央氣象台工程師勝傑向記者詳細介紹了塵捲風的波及範圍。(http://discovery.163.com/16/0422/14/BL8VMHC2000125LI.html)
謝好幾個人(2個?)邀 抱歉 天氣學的東西懂得比較少 隨便寫一點 內陸龍捲風發生頻率會少一點 龍捲風作為小尺度天氣系統一般都是和其他強對流系統一起出現的 內陸水汽少 受季風影響也少 所以發生頻率小一點 但是也偶有發生
第二個問題 與其說預測龍捲風高發地區 不如說先把統計做好 因為現在來說許多龍捲風刷的一下過去了因為沒人看見都統計不到。。。
首先,龍捲風在理論上是完全可預測的,因為龍捲風顯然也是大氣運動,而凡是大氣運動,都能通過大氣基本方程組得到充分描述
但是,這僅限於非常理想化的情況。不同於物理上其他常見的「理想化情況」,大氣基本方程組在理論上是完備的-它考慮了大氣中所有力的作用。問題在於-正如大多數人所了解的-這麼複雜的偏微分方程組不太可能有解析解(不能閉合)。事實上也是沒有,至少現在的數學解不出來,但是這並不重要,有數值解就可以了(比如某些閉合方案)。所以,拋開其他對基本方程組的數學處理,我們說龍捲風在理論上是完全可以預測的。
然而,理論是理論,現實是,中國目前沒有足夠的能力做到實時和有效的預測。最直觀的原因是,龍捲風的中尺度特性導致觀測難度極大(比如形成和消失都很迅速,很少有超過2小時的龍捲風),而沒有充分而準確的觀測數據,談預測就是沒有實際意義的,此外,考慮到基層氣象部門的發展情況,專門購置相關儀器也不現實,也就是說中尺度觀測網也並不完善。美國由於長期深受其害,所以在觀測和預報龍捲風的移動路徑和速度上比較有效,目前在美國,每年因龍捲風造成的人員傷亡已經大大減少甚至是0傷亡。(當然,這絕不是說我國的氣象工作者不夠給力,中國有著全世界最龐大的氣象觀測網,而學科水平在世界上也是十分先進的)。
中國的龍捲風事件並不像美國報道得那麼多,但是各種研究也確實表明,龍捲風在中國時有發生。在《中國龍捲風的若干特徵》(1995,魏文秀 趙亞民)一文中,作者估計(是估計,不是第一手統計數據),中國東部年均有約600次龍捲風,,並有10-15次災害性龍捲風,且呈現兩條高髮帶:長江三角洲經蘇北平原至黃淮海平原(南北走向),以及廣東和廣西部分地區(東西走向)。且不論這個數字是否正確(國內關於龍捲風的研究並不深入?只是個人感覺。。。),這個東部高髮帶和世界統計數據還是比較接近的(下圖是National
Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)的世界龍捲風分布圖)。中國東部,中印邊界和日本全境都有顯著數量的龍捲風記錄。只不過,全球來看,龍捲風最多、影響範圍最廣、生命財產損失最大的顯然是美國(歐洲也不少)。
這次事件和上次「東方之星」事件有可能成為我國加速建設中尺度觀測網的契機
PS:說到對應手段,其實也沒啥,如果接到預報了,建議有機會趕緊跑路,一般的建築是擋不住災害性龍捲風的,實在不行可以躲地下室
---科普:關於龍捲風---
大部分人對於龍捲風的直觀認識肯定是這樣的
但是,龍捲風的結構和背景實際上是比較複雜的,比如某次龍捲風和天氣背景是這樣的
顯然,龍捲風只是中尺度背景下的一個現象。
龍捲風的分級-Category
很顯然,龍捲風是中尺度背景下的局地強對流運動,常常與雷暴之類的聯繫在一起。T.
Theodore Fujita自70年代起,對美國的龍捲風(統計、成因等等方面)進行了長期而系統的研究(不用懷疑,他就是日裔美國人,原名藤田哲也),並提出了通行世界的Fujita Scale(好吧,其實不是通行世界,英國佬不肯用這個,非要自己另外搞一個,你懂的),它長這樣
看起來複雜,其實很好理解,Fujita
Scale把龍捲風等級、對建築物的毀傷效果和風速聯繫了起來,因此,憑藉風速數據,我們可以預測龍捲風的破壞力;反過來,實地考察龍捲風的破壞情況,可以估算風速。值得注意的是,圖表左側Beaufort
Force是貝氏風力等級曲線,它一般用於描述常規的風速,最大也不過海上風浪的程度,遠遠低於龍捲風的典型風速(也就是增長曲線太平滑了),所以Fujita就創造了一個級數曲線來描述龍捲風。右側是馬赫數,說明在設計擬合方案的時候,Fujita也考慮到了馬赫數和Fujita
Scale的直觀聯繫。此外,值得指出的是,完整的Fujita
Scale不止上面一幅圖,它還包括了龍捲風的路徑和寬度(Pearson
length and width),又稱為FPP
Scale,三者結合,可以以一個Fujita數同時估計龍捲風的風速、路徑長度和路徑寬度,其意義不言而喻。因此,Fujita
Scale很快被美國官方認可為龍捲風災害評級標準,並於2007年經修改,成為了Enhanced
Fujita Scale (EFS,增強Fujita級數)
Fujita Scale雖然在圖上一直延伸到12.0以上,但是實際上,確定觀測到的最強龍捲風僅為5.0,據傳說,6.0曾經出現過一兩次,但是學界對於是不是真的到了6.0尚有爭議。而7.0從來沒有在人類社會出現過,要是真的出現了,那肯定是毀天滅地,所到之處將被徹底夷為平地(肯定比二戰時盟軍的轟炸要強多了-你能想像5.0就能讓一輛車「像導彈一樣飛出去」嗎?)
Fujita級數和傷害評估(Fujita T. T., Proposed
characterization of tornadoes and hurricanes by area and intensity, 1971)
龍捲風的分類-Classification
龍捲風其實是一個很寬泛的術語,根據美國氣象學會(American Meteorological Society, AMS)發行的AMS Glossary,龍捲風應該是「A rotating column of air, in contact with the surface, pendant from a cumuliform cloud, and often visible as a funnel cloud and/or circulating debris/dust at the ground」 Tornado - AMS Glossary,由此產生了對於不同結構的龍捲風的分類。
最常見的分類是經驗分類:supercellular
and non-supercellular tornadoes ,也就是由超級單體(supercell)形成的龍捲風和與超級單體無關的龍捲風。前者是大眾印象中的龍捲風,壯觀而極具破壞力,原因之一是超單本身就是中尺度強對流運動,極易產生極端天氣。後者一般則弱得多,比如偶爾能見到的塵卷(landspouts),水龍捲(waterspouts)。詳細的分類比如以下方法
Revised AJ
Tornado Classification System (Agee E. M., A Revised Tornado Definition and Changes
in Tornado Taxonomy, 2014) After Agee Jones, 2009
Supercellular類龍捲風結構和生命史
龍捲風的結構
跟上面一副圖比較相似,這個更加直觀一些
高度簡化的內部流場示意圖 (Davies-Jones R. P., 1986)
龍捲雷暴的平面示意圖 (Lemon Doswell III, 1979)
這裡的RFD,UP和FFD都是龍捲產生的重要背景因素,龍捲只是介於RFD和UP中間的一個紅色小點而已。下面會介紹這些縮略的含義。
龍捲風的生命史
超級單體和龍捲風的關係目前研究得比較全面。並不是所有超級單體都能輕易產生破壞性龍捲-即使在超級單體的背景下,龍捲風的形成也需要額外條件。最關鍵的就是地面上要有渦旋,由此分為兩種情況:
1. 地面已經存在渦旋 (pre-existing
vorticity)-不管它為什麼存在,總之就是有了。這樣,整個形成過程就簡單得多。
Tornadogenesis with pre-existing
vertical vortex (Markowski Richardson, Tornadogenesis: Our
current understanding, forecasting considerations, and questions to guide
future research, 2009)
這種情況下,渦旋的聚合(convergence)能有效增強旋轉速度,進而產生龍捲風
2. 當地面沒有pre-existing vorticity時,整個過程會複雜一些。
Tornadogenesis without pre-existing
vertical vortex (Markowski Richardson, Tornadogenesis: Our
current understanding, forecasting considerations, and questions to guide
future research, 2009)
首先我們需要一個初始的渦旋(a),來源可能是垂直風切變,或者受熱不均而產生的局地熱力環流。特別需要注意的是,初始渦旋(中尺度氣旋,mesocyclone)的軸線不是垂直於地面,而是水平的。所以,形成龍捲的關鍵就是,把橫著的渦旋豎起來(tilting)。實現這一目標的,是所謂的updraft,也就是強上升氣流,基本上,這是局地受熱引起的。但是,特別值得注意的是,(c)看起來是豎直的渦旋,但它並不是龍捲風的主體,且其強度也遠遜於真正的龍捲風。因此,在d中,一個downdraft(強下降氣流)出現在渦旋軸一側,原有的從左到右的氣流水平供給被切斷了! 這個下沉氣流被稱作Rear
Flank Downdraft (RFD),來源於主渦旋後部降水和蒸發形成的冷異常 (cold anomalies) 。但是RFD自身在下沉的過程中將被相對地加熱,這樣,RFD到達地面時是溫暖而乾燥的(也就是一個除去水汽的過程-假絕熱過程)。RFD一般從後部包圍中尺度氣旋,扮演拖曳力(dragging force)的角色,這樣,龍捲才有可能接觸地面,而這種拖曳力在動力學機制上也將垂直渦度輸送到地面,顯著加強了龍捲的旋轉速度 (Davies-Jones
Brooks, 1993; Davies-Jones, Trapp, Bluestein, 2001),由此,破壞性龍捲風形成了。(個中動力學機制比較複雜,此處不做介紹)
總結來說,supercellular龍捲風的形成需要以下幾個條件:
·
風切變或者局地熱力環流形成的水平渦旋(原材料);
· 局地受熱不均,扭轉水平渦旋為垂直渦旋;
· RFD,作為拖曳力;
PS:Forward Flank Downdraft (FFD), 直譯過來是前側下沉氣流,這個主要是超單的降水機制之一,在上述概念模型中與龍捲風形成的關聯不大,故未加以介紹。
龍捲風的消亡也與RFD密切相關。RFD最終會完全包圍中尺度渦旋,徹底切斷外部的渦度、濕度供給,而當內外溫差趨於消失時,中尺度渦旋開始減弱,RFD的存在則使得龍捲風系統迅速崩潰。這時,龍捲風看起來像是一根下垂的細繩子,最終消失。值得注意的是,還可能出現龍捲風簇-一連串不斷消失和再生的龍捲風集團 (Agee, Snow,
Clare, 1976),或者所謂的 「吸管渦旋(suction
vortex)」-圍繞主龍捲旋轉的次一級龍捲。
A tornado with
multiple suction vortices (Fujita T. T., 1971)
參考文獻
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Vortex Feature in the Tornado Cyclone and the Occurrence of Tornado Families. Monthly
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Davies-Jones, R. P. (1986). Thunderstorm morphology and
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Davies-Jones, R. P., Brooks, H. (1993).
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Doswell, R. Davies-Jones, The Tornado: Its Structure, Dynamics,
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Davies-Jones, R., Trapp, R. J., Bluestein, H. B.
(2001). Tornadoes and Tornadic Storms. In Severe convective storms (Vol.
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52, p. 509.
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Lemon, L. R., Doswell III, C. A. (1979). Severe
Thunderstorm Evolution and Mesocyclone Structure as Related to Tornadogenesis. Monthly
Weather Review, 107, pp. 1184-1197.
Markowski, P. M., Richardson, Y. P. (2009).
Tornadogenesis: Our current understanding, forecasting considerations, and
questions to guide future research. Atmospheric Research, 93, pp. 3-10.
應氣學渣謝邀。
預報這類的知識基本沒學,問了一下學霸室友。
他回答:會的,不一定。
瀉藥……
龍捲風的產生區域不是以內陸沿海為標準的,而是地形,它經常發生在開闊的平原。比如美國中部大平原一年大概有上千次吧,中國最多的地區平均每年也就十幾次。龍捲風形成條件很複雜,水汽啦,對流不穩定啦,上暖下冷的結構看起來穩定,但暖空氣就像個蓋子,不穩定能量越積越多一旦衝破就產生強烈對流,這種結構常見於超級單體什麼的。高原山地因為水汽和地形摩擦的限制不太容易發生。
要說預測高發地區主要著眼於第三階梯平原吧,強對流是可以通過雷達回波觀察出來的,鍵盤俠們說的視而不見完全是無中生有,等於也有責任吧。但確實在捕捉,跟蹤,預報方面困難很多,現在氣象局一般不把龍捲風當常規項目,畢竟少,話說回來要是拿不準多報了龍捲風,到時沒有,又有人跳出來講這個報道有偏差你們要負責……呵真難伺候。最近梅雨時節,北有東北冷渦的乾冷空氣,南有副高帶來暖濕空氣,強對流多發,以後氣象部門確實要酌情加報龍捲了。
另外怎麼講,中國科普非常不到位啊,產生了一大幫反智網民,一提到專家就要噴,作為接班人我很angry啊,你們這樣子是不行的。希望到我們這一輩能放下科學的崇高面子,教給群眾一些人生經驗,這才是墜吼的。啊啊啊啊還是好氣啊啊啊啊。
最後願逝者安息。
謝邀。
首先回答問題。
一、內陸會發生龍捲。龍捲風在天氣系統上的表現是雷暴雲團,屬於中小尺度天氣系統,預報難度很大,監測和預警一般依賴於雷達和探空資料,在雷達圖上還是有明顯的特徵的。所以當條件符合時,再加上一定的觸發機制,各地都是有可能發生龍捲的。
二、我國有關於龍捲風高發地的統計。江蘇排名第一,發生頻率大大領先於第二名省份。原因是江蘇北部地勢平坦低洼、江湖水域交織,又屬於冷暖氣團易交匯的過渡帶,極易積聚不穩定能量,有助於龍捲風生成。高發省份排名其次是湖北湖南山東上海安徽等。
其次說說此次阜寧龍捲。這次是發生在一個鎮上的,房屋結構不牢固,據說都是磚瓦甚至泥土造的,連根鋼筋都很難找到,這也是導致因災受損如此嚴重的原因。如果百姓的房屋都很結實,可能傷亡就沒有這麼嚴重了。
最後想說說自己的看法。天氣災害我們雖然無法阻止其發生,但完全可以降低它對群眾生命財產的威脅。氣象部門發了預警信息,如何能讓政府第一時間組織轉移,群眾第一時間意識到災害即將發生,這才是亟待解決的。
內陸地區會發生龍捲風,我想你也知道,前不久鹽城才發生了強龍捲風,由於其強大的破壞力引起了人們廣泛的關注。其實,很早之前我就知道在廣東佛山夏季發生龍捲風就不少見,為此還成立龍捲風研究中心,隸屬於氣象部門。其實龍捲風的本質就是強對流天氣,目前對於強天氣的監測和預警基本上也都是基於多普勒氣象雷達,通過觀測其回波強度、發展高度、雲團結構等去判斷風暴單體的類型及強度演變,由於強對流雲團極其不穩定,過境之時往往就會伴隨著雷暴、大風、冰雹甚至龍捲等惡劣天氣,氣象部門一般會根據對流雲團的不同強度及結構,還有就是上游地區已經出現的天氣進行綜合考慮,對下游地區即將出現的惡劣天氣做出預警。不過目前對於龍捲風的預警總體上還是比較難的,有時候以前出現龍捲同樣強度對流雲團不一定每次都產生龍捲,所以在佛山就有了在夏季強對流天氣多發季節里,氣象部門就鼓勵群眾發現有龍捲風便可以拍照片拍視頻發給他們,如果真實有效的話還有獎金。通過這種方式儘快地了解現場的情況,從而通知周邊及下游地區。
內陸會發生龍捲的。
目前龍捲風的精確預報還很困難,只能說強對流天氣的一種預報,或者預警。
其實這次的龍捲風已經有預警了。可以看江蘇氣象局官方微博,江蘇氣象。
最最最最重要的是,對於災害防護的常識與意識,從很多現場的照片和視頻來看,很多人都沒有,都在「集贊」。跑,躲,是我們人類面對自然災害時最應該做的事。
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不研究這個,理論上的東西就不亂說了。再附一個書上的強對流案例吧
難道忘了前些天寧夏小學生被龍捲風卷飛的新聞了么???
謝邀~
才考完天氣學就被第一次邀請了,激動又惶恐...
中尺度天氣系統(雷暴、颮線、龍捲等)相對於更大的天氣尺度系統(峰、氣旋、反氣旋等)來說,預報的難度大了不是一星半點。原因的話,一方面持續時間短,一場雷暴也就兩三個小時,龍捲風和塵捲風的持續時間就更短了;另一方面也是空間尺度小,目前觀測和預報的解析度還不夠精細,這也是預測難度較大的原因。
從大尺度環境分析的話倒是可以通過一些條件,如:大氣層結穩定度、垂直風速切變、水汽的輻合、地形等來判斷某地區出現這種強對流天氣的可能性。關於具體的天氣過程, @時衡 說的比我詳細多了。
據江蘇省氣象台專家分析,2016年6月23日,黃淮地區處於副高西北邊緣,溫度高,濕度大,對流潛勢好。500hPa高空有冷渦配合低槽東移南下,700hPa、850hPa中低層有低渦切變東移,地面有氣旋,後部有冷空氣。低層西南急流,中高層西北急流,存在強的風切變,在地面有強的風向風速輻合觸發下,產生了龍捲。
不過,從長期來看,發生這種中小尺度天氣災害的概率倒是可以通過統計頻率和地形等因素來得出的,在規劃的時候可以避免將受災害影響敏感的區域安排在這種地方,如:人口密集區、農作區等。從長期規划上減少受災的可能性。
------------------------------------------------------------------------------------------------------哈哈,中國科普博覽剛出的文章~
龍捲風能被預報出來嗎? - 中國科普博覽 - 知乎專欄
相比於美國大平原,中國發生龍捲的機率是很低的。從黑龍江到南方廣東都有概率發生,只是概率很低。而東部要比西部更容易發生龍捲風。這與中國的氣象背景相關,整體tornadic environment不強。
龍捲風的高發地對於如美國一樣的地區意義更大一些。中國台站紀錄的龍捲風發生頻率近於0.01-0.02個/年,因此國內對強對流預報的相關研究和預報培訓不充分。對於高發地的的討論一般使用全球或者局地的環境場來分析,這個總體認識還是比較充分的。附上Brooks(2003)的一個圖。
但高發區的討論和實際的預報是不一樣的。即使在美國,龍捲的預報評分也不高。
6.23江蘇的龍捲一方面也是因為中國民眾普遍對龍捲缺乏認識,也沒有相關的防範機制。同時國內短期預報的能力,以及公共服務轉化上也比較欠缺。願逝者安息,也希望今後十幾年國內的強對流天氣預警機制能有所提高。理論上是可以預報的,但實際上很難做到。從目前的國內監測現狀來看甚至連有沒有發生都不能第一時間做到。
現行的天氣預報是能夠有判斷是否「有利於」強對流天氣產生的,短時臨近預報(大概市級以上氣象台才可能會有專門的這個預報)是大概能夠判斷未來幾小時「有沒有」強對流天氣,然而也無法判斷是否會有龍捲風。畢竟龍捲在中國是少發極端天氣,絕大部分預報員都缺乏經驗,況且就算有把握會出現強對流天氣,一般也是強雷暴和大風,不一定有龍捲。
可以這麼說,就算出現了和曾經產生龍捲一樣的大氣條件,也是不敢預報龍捲的(個人認為在這方面最先進的美國也無法提前超過半小時預報),因為不一定出現。報出去不僅可能引起人員恐慌,那要是政府組織人員撤離了,最後沒有發生……
願逝者安息。
雖然沒法回答後一個問題,也不是學氣象的,但我在雲南和甘肅這種地方都見過龍捲風,說明龍捲風在任何地方都是有可能發生的。
雲南那次,是冬春之交的時候吧,那裡是一大片草地,地上的草還是黃的。剛開始只是連續刮著風,突然之間一根黑色柱子矗立而起,離我不超過10米吧,柱子直徑1米左右,馬上草啊土啊的就順著柱子往上爬,我當時驚呆了,要知道我這種生活在高原的從沒見過龍捲風啊,周圍的風也驟然增大,枯草葉子啪啪往臉上打,那柱子則順著和我連線的垂直方向挪了一段距離,然後不到一分鐘吧就消失了。我本以為在雲南這種多山多丘陵的高原地區是不會有龍捲風的。
在甘肅的時候,我在蘭州郊區的路上騎行。說實話在甘肅騎行真是遭罪,不一會兒就滿臉的黃土,大風吹來還弄一嘴一鼻子的沙子。旁邊是農田,但那個時節也沒有什麼蔬菜,光禿禿一片。就在我吐槽自己為毛要出來遭罪的時候,遠處田裡黃龍騰起,一個不大不小的龍捲風。我當時再次驚呆了,這麼內陸的地方居然也有龍捲風?當然時間也不長。
由此可見,龍捲風這種現象其實應該是比較常見的。當然和地理環境有很大關係。內陸高原和山地或許不常見,但並不是沒有。
謝邀
第一次被邀請,受寵若驚...
雖然同是氣象類,但是我研究方向和龍捲風相差較大,根據以前的一些了解對樓主兩個問題簡單回復,有不準確的請指正!
1、內陸地區會發生龍捲,但是目前龍捲風無法預測,之前聽課的時候了解過,龍捲風的研究在國內很少,僅局限於災後受災情況的研究。美國的相關研究較多,但是也無法做到龍捲風的發生預測,目前最多好像可以在幾分鐘內進行預報(課堂上聽說,不一定準確)。
2、龍捲風的高發地區可預測,龍捲風的發生有必要條件,充足的水汽和抬升條件,但絕不是滿足這些條件就一定會發生龍捲風,不過可以根據比較容易達到這些條件的地區確定龍捲風的高發地區,同時也可以結合歷史資料達到這一目的。
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