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      研究風暴沖進龍卷風

       廣陵子圖書館藏 2016-06-25

      6月23日下午,一場龍卷風襲擊了江蘇鹽城,截止現(xiàn)在(24日12點)已經(jīng)有78人遇難,800多人受傷。為受難者祈福的同時,更多人在質(zhì)疑為什么沒有事先預警,為什么未能很好的防護。而龍卷風預測其實一直是氣象學的一大難題。在龍卷風高發(fā)的美國,有數(shù)千乃至上萬的人,為了收集龍卷風的數(shù)據(jù),分析它的行走模式,每個夏季都奔走在追逐龍卷風的路上。

      我們一般把他們稱為:追風者(Storm Chasers)。

      而其中最早最出名的追風者,就是蒂姆·薩馬拉斯(Tim Samaras)。

      讓我們從頭說起。

      1957年11月12日,薩馬拉斯出生于科羅拉多州萊克伍德市。這個地區(qū)一面是落基山脈,一面是廣闊的平原。來自海洋的暖濕氣流一路北上,在春夏季形成強對流,往往形成龍卷風,每年都會造成房屋傾塌和人員傷亡。

      但薩馬拉斯并不很畏懼。

      6歲時,他看了電影《綠野仙蹤》。在電影里,主人公被龍卷風吹起帶到了另一個國度,這個場景給年幼的薩馬拉斯留下了深深的印象,自此他開始著迷于龍卷風——這種天地間最為嚴酷的氣象災害。成為著名的追風人后,他回憶說:“看完電影后,我被迷住了。我告訴自己,明天就要去看龍卷風?!?/font>

      同時,他在機械方面也展現(xiàn)出了自己超強的天賦。

      12歲時,他就已經(jīng)成為一名無線電操作愛好者,并且能利用舊電視獨立制作信號發(fā)射器。

      16歲的時候,他成了一個無線電技術員。17歲還在上高中的時候,則是一個維修工廠的頭。

      20歲的時候,他得到了五角大樓的通行證,負責武器系統(tǒng)的建立與測試。

      因為天資太強,在從高中輟學后,一份簡歷都沒有的情況下,他成為了丹佛大學研究生院的座上賓。他還辦過一個針對無線電愛好者的特別課程——在當時的美國,水平之高無人能出其右。在朋友看來,如果聰明絕頂?shù)乃旬吷鶎W用來開發(fā)汽車或者研究武器的話,早就變成土豪了。

      但他并沒有。

      事實上,他過得很拮據(jù)。

      他 20歲開始追逐龍卷風,立志投身科研后,研究天氣難以爭取到資金支持。薩馬拉斯靠著非常有限的政府和媒體資助才勉強得以謀生,大部分時間都不得不節(jié)衣縮 食。因為沒錢,買不起高昂的儀器和設備,他自己動手制作、設計儀器以便省錢。在他所有的裝備中,除了超高速相機外,都是他自己設計和制造的。

      而追逐龍卷風這件事,本身就意味著危險。

      在 上個世紀,人們還對龍卷風的形成機制以及路線預測毫無經(jīng)驗。追風,意味著要靠自己的氣象知識和經(jīng)驗判斷龍卷風路徑的變化。一旦出錯,就有性命之憂。外出追 風的時候,駕車與龍卷風在大平原上生死競速,三四天的時間內(nèi)時刻警覺,睡眠不足和缺少淋浴是家常便飯,但是他一往無前。他說追逐龍卷風:“并非為了刺激, 僅僅是為了科學?!?/font>

      從20歲開始,每年的春夏季節(jié),薩馬拉斯都在大平原上度過,僅僅依靠氣象云圖和自己的經(jīng)驗避開或者追蹤龍卷風。但他依靠自己的智慧,一次又一次化險 為夷?!秶业乩怼犯乃_馬拉斯12年之久的攝影師卡斯滕·彼得說:“他非常冷靜,在性命攸關的時刻,從來沒有犯過錯誤,或者有什么驚慌失措的表現(xiàn)。他能 夠細致考慮周邊情況并作出決策。”

      20世紀80年代中期,美國國家強風暴實驗室一直在嘗試將“龍卷風氣象臺”放飛到龍卷風中。通過成千上萬的小探測器,收集風暴中心的資料,但是嘗試了好幾年,始終沒有達到預期的效果。

      2003年,薩馬拉斯在追逐南達科州曼徹斯特龍卷風時,憑借經(jīng)驗預測了龍卷風可能經(jīng)過的路徑,先開車前往龍卷風前方,然后把自己做的探測器展開在地上,探測龍卷風的行進方向和破壞力。

      接著就是與時間賽跑。

      他 開車逃離龍卷風前進路徑,并最終成功逃脫。82秒后,龍卷風中心通過了探測器。探測器測出了龍卷風內(nèi)氣壓下降的最快速度(1分鐘內(nèi)下降100百帕)以及龍 卷風內(nèi)部氣壓最低值(850百帕),這是人類測量到的龍卷風內(nèi)部氣壓最低值。這些一手數(shù)據(jù)有助于科學家理解龍卷風的動力學原理以及龍卷風的形成方式。通過 這些數(shù)據(jù),氣象學家可以作出更精確的預報,給公眾更及時的警報。

      而在多年實地追蹤龍卷風的工作中,他帶著儀器,置身于龍卷風中心,測量壓力、風速以及其他大量一手數(shù)據(jù)。如果沒有他深入險境得到的這些一手資料,對龍卷風的研究絕對無法推進到今天的地步。

      他觀察龍卷風的方向,傾聽龍卷風的動靜,嗅聞龍卷風的氣味。他畢生所熱愛的事業(yè),挽救了很多人的生命。

      他 在接受美國《國家地理》的采訪時說,龍卷風有時聞上去就像剛切割的新鮮青草;如果龍卷風毀壞了一座房屋后,空氣聞起來就像煤氣;有時候會在龍卷風現(xiàn)場聞到 泥土新鮮氣息,好比開著一臺推土機碾過田野。龍卷風的聲音也經(jīng)常發(fā)生變化——如果它襲擊了空曠地帶,聽上去就像瀑布轟鳴;如果它不幸出現(xiàn)在人口稠密的地 方,聽上去更像是打雷。

      他有深愛并且相伴一生的妻子,有兩個女兒和一個兒子——兒子保羅從小受他的影響,成為了一個非常出色的攝影師,也一直跟隨著父親外出追風。父子二人一起在大平原上馳騁追風的情景,想想就熱血。

      但是2013年的那場龍卷風改變了這一切。

      2013年5月底,薩馬拉斯團隊到俄克拉荷馬州進行當年的第5次外出追風。就在這一次,他們在接近龍卷風后,風暴突然出乎意料地轉(zhuǎn)向。薩馬拉斯被風卷起甩出800米遠,當場死亡,兒子保羅和助手卡爾也不幸身故。

      而在薩馬拉斯的故鄉(xiāng),龍卷風高發(fā)地美國,龍卷風預警大概能提前平均8-10分鐘,也就是在龍卷風快形成或剛形成時,根據(jù)地形情況,結合預報員的經(jīng)驗來判斷其影響范圍和移動路徑,發(fā)出警報。

      而這些數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,都凝聚著以薩馬拉斯為首的追風者們和氣象學家們的不懈努力。

      為了能讓我們免于天災之苦,他曾經(jīng)傾其所有。


      在他離開的地方,有一個小小的紀念碑。

      而他遇難前的一小段視頻資料也被保留了下來,這是一個追風者的最后時刻。為風暴而生,為風暴而死,向著龍卷風而去的時候,他是那么平靜。

      我們無法推測,被龍卷風帶走的那一刻,他是不是感到了面臨死亡恐懼,也無法知曉他是在狂風之中直接窒息,還是被摔下后才痛苦的死去。

      我們只知道,他為追逐龍卷風這個事業(yè)奉獻了包括生命在內(nèi)的一切。

      而因為薩馬拉斯多年來的精確測量以及許許多多氣象科學家的貢獻,我們 終于得以知道龍卷風的大致形成原理。我們知道龍卷風多發(fā)生在高溫高濕的不穩(wěn)定高對流氣團中,常常雷暴的副產(chǎn)物,尤以下午至傍晚最為多見。我們知道龍卷風雖 然不能預測,但能通過氣象云圖中單體對流的強度依然能在災難發(fā)生前大致預判情況。

      這次的江蘇鹽城龍卷風,本質(zhì)上是因為副熱帶高壓進一步北抬,東北地區(qū)有冷渦活動。蘇北(鹽城)位于高空槽前,急流入口南側(cè),當?shù)赜袀€弱的冷中心,加上梅雨鋒的影響,形成了強對流,單體活動劇烈。

      在事發(fā)前已經(jīng)有氣象愛好者通過云圖發(fā)出了警示。但很可惜,并未被重視。


      颮線是指由許多單體雷暴云連在一起并側(cè)向排列而形成的強對流云帶

      從衛(wèi)星觀測照片上看是這樣的

      下?lián)舯┝?/font>

      下?lián)舯┝?形象例子

      江蘇省氣象臺今天中午12點30分召開新聞發(fā)布會,會上宣布:6月23日下午14時-15時,江蘇鹽城發(fā)生了歷史罕見的大風、暴雨、冰雹、雷電等極端天氣,初步判斷有龍卷風發(fā)生。氣象部門已經(jīng)派專家組赴現(xiàn)場進行深入調(diào)查分析,并將提供詳盡報告。

      另據(jù)交匯點記者了解,本次調(diào)查組的專家中,大多參與過2015年6月“東方之星”客輪翻沉事故的氣象原因調(diào)查。調(diào)查組組長鄭永光,是國家氣象中心強天氣預報中心的高級專家,也是中國研究強對流天氣方面的權威,去年曾擔任“東方之星”事故調(diào)查組氣象領域的負責人。

      氣象部門的確監(jiān)測到12級大風

      23日12時-15時,鹽城北部受強對流云團影響出現(xiàn)強陣風、冰雹和強降水等極端天氣。

      自 動氣象站的直接觀測顯示,14:20-15:20,阜寧縣西南部出現(xiàn)長25公里、寬10公里范圍內(nèi)的8級以上短時大風,最大為阜寧新溝鎮(zhèn)34.6米/秒 (12級以上,時間為14:29);濱海天湯鎮(zhèn)小時最大雨量51.7毫米/小時,阜寧本站47.6毫米/小時;14時30分左右阜寧縣城北、陳集一帶出現(xiàn) 冰雹天氣,冰雹直徑20-50毫米。

      根據(jù)雷達遙感觀測資料推測,14:19至14:42期間,在阜寧縣城西南方向約5-10公里處,在南北寬約2公里東西長約15公里范圍內(nèi)出現(xiàn)10級以上大風并持續(xù)20分鐘左右。

      綜合各觀測資料和現(xiàn)場信息,初步判斷有龍卷風發(fā)生,但強颮線和強下?lián)舯┝鞯忍鞖庀到y(tǒng)也能造成強風,尚待進一步的現(xiàn)場調(diào)查和分析確認。氣象部門已經(jīng)連夜邀請北京大學、南京大學等高校相關專家組,于今天凌晨抵達阜寧,現(xiàn)場對本次強對流天氣進行深入調(diào)查分析,并將提供詳細報告。

      強下?lián)舯┝骱腿ツ觊L江沉船事故您還記得嗎

      強颮線和強下?lián)舯┝鳎@兩個氣象學上的名詞,您還有印象嗎?

      2015 年6月1日21時30分,隸屬于重慶東方輪船公司的東方之星輪,在從南京駛往重慶途中突遇罕見強對流天氣,在長江中游湖北監(jiān)利水域沉沒。后經(jīng)長達半年的調(diào) 查,國務院事故調(diào)查組公布的報告中,認定最終導致東方客輪翻沉的,不是最初判斷的龍卷風,而是由突發(fā)罕見的“颮線伴有下?lián)舯┝鳌睅淼膹婏L暴雨襲擊所致。

      颮線是指由許多單體雷暴云連在一起并側(cè)向排列而形成的強對流云帶。

      把兇猛的水流換成氣流,當它們從天而降的時候,就相當于下?lián)舯┝鳎?/font>

      所過之處,水面大浪滔天,地面拔樹毀屋。如果輪船經(jīng)過必定翻沉,若是飛機碰上立馬墜毀——中外航空歷史上不乏這樣的空難事故。

      如果這樣的下?lián)舯┝骱惋R線又混在一起,造成的危害之大,難以想象。

      和龍卷風相比,下?lián)舯┝魍瑯影殡S著狂風大作,電閃雷鳴,還有強降雨、冰雹之類的強對流天氣。但不同的是,下?lián)舯┝鬟^境后,災區(qū)留下的痕跡,與龍卷風并不一樣,比如樹木的倒伏很可能是同向的。

      為何尚不能百分百確定是龍卷風?

      請注意!氣象部門派專家組現(xiàn)場調(diào)查,并聲明“初步判斷阜寧發(fā)生了龍卷風”。這并不意味著一開始關于龍卷風的說法是錯誤的,而是要確定是否還有其它災害的可能。

      “龍 卷風是中小尺度范圍內(nèi)的氣象災害,往往超出了氣象設備的監(jiān)測范圍,很難直接觀測到數(shù)據(jù),”江蘇省氣象臺首席預報員韓桂榮介紹,昨天事發(fā)時,阜寧新溝鎮(zhèn)測到 了34.6米/秒的大風,“但這只是被自動氣象站捕捉到的風,很可能有更大更強的風,繞開了監(jiān)測設備,沒有捕捉到數(shù)據(jù)?!?/font>

      所以,目前世界上絕大多數(shù)國家和地區(qū),是不是遭遇了龍卷風襲擊,不是立馬得出了結論,而是先初步判斷,然后現(xiàn)場調(diào)查受災情況,災害現(xiàn)場的痕跡,結合所有掌握的氣象觀測數(shù)據(jù),最后追認的確發(fā)生了龍卷風。

      天氣成因初步分析

      無論最后結論是什么,江蘇省氣象部門目前可以確認昨日風災的基本原因。

      6 月22日至23日,西太平洋副熱帶高壓北抬,其西側(cè)低層有南亞季風和南海季風匯合北上,向江蘇北部地區(qū)持續(xù)輸送水汽和熱量;與此同時,東北冷渦后部一股較 強的冷空氣南下,并逐漸影響江蘇北部。受冷空氣和西南暖濕氣流共同影響,蘇皖北部大氣層結不穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)增強。至23日午后,江蘇中北部附近地區(qū)匯聚了大 量的水汽,大氣層結極度不穩(wěn)定,在這些強對流天氣發(fā)生的有利條件下,出現(xiàn)強風、暴雨和冰雹天氣。

      簡單地說,昨天事發(fā)地域水汽條件充分,又有冷熱空氣形成的強對流天氣系統(tǒng),加上這些天氣系統(tǒng)并不穩(wěn)定,就很容易形成爆發(fā)式的天氣災害。

      全球龍卷風預報能力都較弱我國亟待加強能力建設

      龍卷風為什么難以準確監(jiān)測和預報

      由于龍卷風時空尺度很小,在現(xiàn)有觀測網(wǎng)密度下很難精確發(fā)現(xiàn),因此對龍卷風最大風力及其影響程度的判斷多數(shù)是通過災后調(diào)查確定的。目前世界上只有美國和加拿大發(fā)布龍卷風預警,也僅能提前幾分鐘到十幾分鐘。

      近 年來,氣候變暖導致我國龍卷風等極端性天氣事件頻發(fā),如今年前期的廣東汕頭、海南文昌以及昨日鹽城阜寧瘋地出現(xiàn)龍卷風,引發(fā)人員傷亡。江蘇省氣候中心許遐 禎主任呼吁,在全球變暖的大背景下,龍卷風、短時強降雨、雷暴等災害越來越頻繁。但是我國對于上述極端天氣的監(jiān)測預報能力還不足,需加強建設,增加設備和 人力的投入。


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