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「小」天氣 大威力——小尺度天氣現象盤點

新聞回放:據廣東省汕頭市潮陽區新聞發言人介紹,4月24日下午,當地出現龍捲風,造成該區金灶鎮陽美、何厝、石鼓三個村共545間房屋受損,7人受傷。無獨有偶,4月以來,北京北海公園和甘肅淵泉一小均遭遇塵捲風,其破壞力雖遠不如龍捲風那般猛烈,但也著實令當地居民吃了一驚。我國通常將此類水平範圍在20千米以下的天氣現象稱作小尺度天氣現象。這些「體型」微小,威力卻不容忽視的小尺度天氣現象究竟還有哪些?本期與您一同關注。

「小」天氣 大威力——小尺度天氣現象盤點


Top1:龍捲風


體型:地面處幾米至1千米,上部3-4千米;壽命:幾分鐘-1小時


漏斗狀急速旋轉的黑色雲霧,以無堅不摧的氣勢前行,在小尺度天氣現象中,龍捲風可謂破壞的化身,令人避之唯恐不及。


在氣象學上,龍捲是一種和強烈的,和對流雲相伴出現的具有垂直軸的小範圍強烈渦旋。以水平直徑而言,龍捲無疑是個「小個子」,同外貌形似的大哥颱風相比,龍捲接觸地面的部分直徑一般只有幾米到幾百米,最大也就1千米左右。當然,呈現「漏斗」形狀的龍捲風上部直徑更大一些,通常可達3-4千米,最大可達10千米。而它的「身高」一般都超過10千米,最高可達15千米。

雖然個子小,但龍捲的暴躁性格遠超其他天氣現象。龍捲的風速極大,最大可達100到200米/秒,與之對比,17級特大颱風的風速只有56.1-61.2米/秒。從這樣誇張的風速中,不難看出其破壞力的強大。


龍捲的風速分布是自中心向外增大,在距中心數十米的區域達到最大,再往外,風速便迅速減小。1956年9月24日,上海出現一次強烈的龍捲,一座三層樓房被吹塌,一座鋼筋水泥的四層樓房被削去一角,重達11萬公斤的油桶也被從地上拔起,並拋出120米遠。2015年10月4日下午,受22號颱風「彩虹」外圍螺旋雲系影響,廣東佛山順德、廣州番禺、汕尾海豐現龍捲風天氣,造成上百人受傷。2005年7月30日,安徽靈璧發生龍捲風,目擊者看到倒立著的漏斗,有兩人被龍捲風捲入空中,一隻大冰櫃被卷到天上,當地受災人口達到9萬5千人,刮斷折斷通信、供電線路約60多千米。


所幸,如此暴烈的天氣現象在我國並不算多發。我國龍捲風生成數量不多、地域性較強。以發生地區來說,長江三角洲、江蘇北部、山東西南部、河南東部的平原和湖沼區,以及雷州半島等地是龍捲風的易發區。而以時間而論,龍捲風雖然在全天都可能發生,但午後仍是最高發時段,15時至16時為發生高峰期,這也符合強對流天氣的普遍規律。

「小」天氣 大威力——小尺度天氣現象盤點


Top2:雷暴單體


體型:數千米至10千米;壽命:1小時左右


相比難得一見的龍捲風,雷暴單體更為人們所熟悉,夏季常見的閃電和大風,很多就源自雷暴單體的影響。


在氣象學上,雷暴是指伴有陣風驟雨、雷電的積雨雲系統的統稱。它是由強烈的大氣對流引起的中小尺度天氣系統。一個雷暴單體的水平範圍為幾千米到10多千米,生命歷程只有1小時左右。1小時雖短,雷暴單體的生命過程卻並不簡單,生命史可以分為發展、成熟和消散階段。發展階段即積雲開始形成,雲內為上升氣流。成熟階段時開始有降水,雲中上升氣流不斷發展。閃電和雷聲越來越頻繁。消散階段時降水和陣風減弱,雲從底部開始消散,下沉氣流也逐步擴大。


除去為人們所熟悉的雷擊風險外,雷暴對航空的影響不容忽視。通常而言,飛機對雷擊是有一定的抵禦能力的,但飛機仍不允許穿越雷暴區。這是由於雷暴雲帶有大量的電荷,飛機在雷暴區飛行時,感應帶電電荷量很大,飛機兩翼的尖端部分出現跳火花現象,會影響天線通信。飛機必須繞雷暴區飛行,白天在雲外繞行不得少於5千米,夜晚在雲外繞行不得少於10千米。

此外,雷暴發生時,常伴隨著風速快、風向變化大的陣風,雖然時間持續不長,但是在飛機起降階段嚴重威脅著飛機的安全,也可能會損壞機場的地面設施。雷暴時伴隨的大雨使能見度變差,著陸時飛行員看不清跑道,容易造成復飛。


與龍捲風的「不鳴則已、一鳴驚人」不同,雷暴單體的破壞力如何並不穩定,取決於其強度如何。雖然自身的壽命只有短短一小時,但雷暴單體是一種「群居動物」,會通過結群的形式強化自己的威力。許多雷暴單體會聚集在一起,形成多單體雷暴,造成更大範圍、更持久的影響。組合成一條帶子般形狀的雷暴則被稱作颮線,其所過之處可以用武術中的「棍掃一大片」來形容,破壞力十分強大。而那些特彆強大的雷暴單體,則會獨立形成超級單體雷暴,這種雷暴最為罕見,但也具有雷暴家族中最大限度的破壞力,且有機會與龍捲風相伴而來。

「小」天氣 大威力——小尺度天氣現象盤點


Top3:下擊暴流


體型:1千米至10千米;壽命:10分鐘至1小時


「東方之星」客輪翻沉事故使下擊暴流這一看起來頗為專業的名詞走入了公眾視野。事實上,下擊暴流引發客輪翻沉實屬罕見個例,它更多地以威脅飛機起降安全頭號大敵的面目出現。


在氣象學上,下擊暴流是在地面及其附近引起災害性風的向外暴流的強下沉氣流的統稱。形象地說,就像大家洗澡時使用的蓮蓬頭,噴出水流直擊地面,只不過其速度和力量都不可同日而語。下擊暴流能夠產生瞬時大風,風速可達20米/秒,破壞力極強,可造成農作物倒伏、樹木折斷、房倒屋塌乃至人員傷亡。


下擊暴流是低空風切變中影響飛機起落安全最嚴重的一種。由於其從生成到消亡時間十分短暫,難以迴避,飛機若不慎闖入下擊暴流影響區域,首先會遭遇強勁的逆風,飛過下擊暴流中心後又會瞬間轉為順風,導致飛機上升力量瞬間驟減。在飛機起降時,由於距離地面很近,遭遇這樣的變化,飛行員稍有不慎便會機毀人亡。1975年6月24日,美國肯尼迪國際機場發生了一次下擊暴流過程,一架東方航空公司的班機在著陸中遇到下擊暴流襲擊而墜毀,死亡11人,傷12人。


塵捲風、晴空湍流


排在前三名的小尺度天氣現象,雖然個子都不大,但誰的破壞力都不遑多讓。相比之下,塵捲風和晴空湍流就可謂「溫柔」了。


最近比較火爆的塵捲風常被人誤解為龍捲風的同門兄弟。但它們其實並不是一家人,龍捲誕生於強對流天氣之中,而塵捲風是地面受局部強烈增溫,在近地面氣層中產生的一種尺度很小的旋風,可以把塵土和一些細小物體卷揚到空中,形成一個小塵柱,其直徑在幾米左右,持續時間只有幾分鐘。「塵捲風」一般出現在陸地,多見於草地、沙漠等地方,範圍通常很小,破壞力有限。「塵捲風」一旦發生,人們用肉眼就可以看到。如果發現,應及時躲開。


晴空湍流則又是一種威脅到航空安全的天氣現象,當飛機正常飛行時,最近的雲也在幾公里外時,空乘人員卻提醒你系好安全帶。這說明你可能遇到了晴空湍流——一種不到但卻可以影響飛行的天氣現象。晴空湍流常指出現於6000米以上的高空、且與對流雲無關的大氣湍流。由於它不伴生可見的天氣現象,飛行員在晴空中難以發現,因此對航空飛行有一定的威脅。


來源:中國氣象報


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