揭秘美麗的危險分子—「超級單體」

科技 08-16

導語：7 月21 日，福建連城城區上空出現了奇特的雷雨景象，宛如一個巨型圓柱將UFO 狀的巨大雲體與地面相接，場面頗為壯觀。如此奇異的景觀引發了網友熱評，是天空漏了一個洞？抑或是有高人在此「渡劫」？其實，這是由單體引發的一種強對流天氣。

7月21日傍晚，在福建連城城區上空出現了奇特的雷陣雨景象，宛如一個「巨型圓柱」。央視記者魏明

超級單體

是許多氣象攝影愛好者的「寵兒」，

但它美麗的背後，也會帶來冰雹、暴雨，

甚至龍捲風等災害，威力不容小覷。

接下來將為您揭開超級單體的神秘面紗。

揭秘美麗的危險分子—超級單體

本報記者崔國輝

1.何為超級單體？

圖片來源：美聯社

超級單體風暴一詞在1962年首次提出，用於描述多單體風暴成熟階段的一種特定形式。它區別於其他強風暴的本質特徵是擁有深厚持久的中氣旋。

超級單體具有單一的特大垂直環流強風暴雲，垂直環流強度大、非對稱且有組織，前部有斜升氣流，後部有下擊暴流。

超級單體常常孤立於其他雷暴而存在，但是卻可以影響周邊32千米範圍內的天氣。其水平尺度在20千米至40千米，垂直尺度在18千米左右。生命史通常為數小時，常伴有強風、局地暴雨、冰雹、下擊暴流甚至龍捲風。

2.什麼樣的情況下會出現超級單體？

美國女攝影師卡米爾·希曼拍攝了一系列不可思議的照片，展現美國中部地區出現的令人震撼的超級細胞。圖片來源：財經網

超級單體有時會在雷暴天氣里出現，它的形狀是一個環形，中間有大風裹挾著塵土和雨，一圈圈粗糙不平的雲環繞周圍。

它的成因是寒冷乾燥的空氣遇到溫暖濕潤的熱帶空氣後產生激烈的對流，並形成積雨雲。風進入這個系統後會旋轉，形成一個「隧道」。隨著它越轉越快，最終形成低壓帶，從而吸進更多空氣。如果冷熱空氣很快中和，那麼這個風暴系統只會停留在高空中；如果兩者都足夠充沛，它就有可能下降高度，形成超級單體。

3.超級單體都會帶來哪些惡劣天氣？

2005年5月10日，一個條紋狀超級單體臨經內布拉斯加州格蘭德島南部。來源：環球網

在雷暴中，超級單體是比較常見的，同時也是破壞力最大的一種。隨著觀測事實的積累和觀測技術的不斷改進，科學家將超級單體風暴劃分為弱降水超級單體、經典超級單體和強降水超級單體。

弱降水超級單體風暴幾乎不產生降水，帶來的主要災害是大冰雹，其反射率因子通常較低，尺寸也較小；經典超級單體低層具有明顯的鉤狀回波，低層入流位於超級單體移動方向的右後側，積雨雲底部基本沒有降水或只有很少降水，帶來的主要災害性天氣是強冰雹、龍捲風和地面大風，偶爾也會產生暴洪；

強降水超級單體最重要的特徵是中氣旋全部或大部分為降水所包裹，積雨云云底有明顯的降水，回波形態有很多種，帶來的主要災害包括強冰雹、地面大風、龍捲風和暴雨洪水。

4.如何發現和監測超級單體？

雷達可以較為準確地監測到超級單體。新一代天氣雷達已經成為我國氣象部門監測超級單體的有效手段。

超級單體在雷達圖上顯示為塊狀組織緊密的高反射率圖像，其雲底附近的上風方向有凹入雲內的弱回波區或無回波區存在；在有些超級單體中，弱回波區周圍的強回波部分形成鉤狀體。

圖片來源：中國氣象科學研究院、吉林省氣象局

在這種弱回波區周圍的同一側上空有龐大的雲砧，雲砧底部下垂而形成懸垂體。超級單體通常向環境風的右側移動。

5.為何超級單體常光顧北美洲

而我國出現概率較小？

圖片來源：網路

理論上，在合適的天氣條件下，世界任何地方都可以產生超級單體。從記錄來看，它頻繁出現的地區包括美國中部的大平原和加拿大南部一直到美國東南部和墨西哥北部地區，此外還有阿根廷中東部、烏拉圭、孟加拉國、印度東部部分地區、南非，以及澳大利亞東部。

超級單體一般會在水汽充足、冷氣團活躍的地區出現。美國大陸中間有一個經常發生超級單體的地區，被稱作龍捲風走廊地區。那裡氣象環境惡劣，且處在濕潤的北美高原。而氣象條件相對穩定的中國溫帶地區則較少出現超級單體。

不過，超級單體偶爾也出現在溫帶地區，比如中國東部以及歐洲。我國夏季航空管制中的氣象管制經常就是因為有單體風暴的存在。

6.超級單體與龍捲風有何聯繫？

圖片來源：網路

龍捲風是積狀雲下面伸向地面的旋轉空氣柱，它的形成需要風垂直切變較強、有一定的不穩定性和水汽充足等條件。超級單體可以成為龍捲風的母雲，約20%的超級單體會有龍捲風形成。

超級單體除了個頭大、天氣劇烈外，還有強烈的渦旋特徵。雖然看上去很像龍捲風，但超級單體並不會把物體吸進去，而只是把雨傾瀉下來。

具體來說，超級單體龍捲風產生在中等大小的對流有效位能和有強垂直風切變的條件下，抬升凝結高度較低。龍捲風發生時大氣抬升凝結高度也較低，低層風切變較大。與強冰雹超級單體風暴相比，導致強龍捲風的中氣旋底部明顯偏低，基本在1千米以下。

圖片來源：國家地理 Gabe Garfield

風暴結構分析結果顯示，造成龍捲風天氣的超級單體風暴最大反射率因子高度與風暴質心高度接近，基本在3千米左右，反射率因子在50至60dBz（dBz是表示雷達回波強度的一個物理量）。而強冰雹超級單體風暴結構在超級單體風暴產生冰雹之前，風暴最大反射率因子在高於風暴質心的高度。當風暴開始降雹時，最大反射率因子高度開始降低，而風暴質心的高度變化不大，高於最大反射率因子高度，基本保持在5千米左右，反射率因子在60至70dBz。

7.如何利用超級單體預報預警龍捲風？