2018年中國龍卷活動特征

黃先香 炎利軍 蔡康龍 李兆明

龍卷是對流風(fēng)暴產(chǎn)生的最猛烈的天氣現(xiàn)象，易于導(dǎo)致嚴重氣象災(zāi)害[1-4]，例如2016年6月23日江蘇省鹽城市阜寧縣發(fā)生的EF4級龍卷，導(dǎo)致98人死亡、846人受傷，并有大量建筑物被損毀[4-6]。2018年中國多地發(fā)生龍卷天氣，盡管未造成嚴重的人員傷亡，但導(dǎo)致了較大的經(jīng)濟損失和很大的社會影響，因此本文給出2018年我國的龍卷活動情況和災(zāi)情特征，從而為發(fā)展龍卷的災(zāi)情調(diào)查和預(yù)警技術(shù)提供參考。

由于氣象探測技術(shù)手段和能力所限，本文所用的龍卷災(zāi)情資料主要是通過與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T共同開展龍卷災(zāi)情調(diào)查，對龍卷路徑沿線的受災(zāi)村居與工業(yè)區(qū)現(xiàn)場走訪、勘查取證、無人機航拍、影像資料收集等方式，再結(jié)合多種氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)多方會商綜合確認的龍卷及其災(zāi)害等級。由于龍卷尺度小、生消快等特點，災(zāi)調(diào)和分析過程中仍難免存在個別案例的強度定級等還需商榷。

2018年我國能夠確認的龍卷天氣過程有10次（表1），確認發(fā)生22個龍卷，其中EF1級或以上強度的龍卷有19個，高于2004—2013年全國記錄到的年平均EF1級或以上強度的龍卷數(shù)量（14.3個）[7]；EF2級龍卷發(fā)生在5個地方，分別是廣西柳州、吉林松原、山東濱州、江蘇徐州、廣東佛山；EF3級龍卷有2次，發(fā)生在天津靜海、廣州南沙。

2018年龍卷發(fā)生時間集中在4—9月，其中8月最多，有14個龍卷生成，占到了總數(shù)的64%。出現(xiàn)龍卷的7個?。▍^(qū)、市）中，山東最多，有10個龍卷；其次是廣東，有7個龍卷。22個龍卷中，有16個是臺風(fēng)龍卷，占到了總數(shù)的73%。其中，1814號“摩羯”是近年來最高產(chǎn)龍卷的臺風(fēng)，在其外圍環(huán)流中出現(xiàn)了11個龍卷。

表1 2018年中國龍卷活動情況Table 1 Activity characteristics of tornadoes in China in 2018

2018年多數(shù)臺風(fēng)龍卷發(fā)生在臺風(fēng)中心右前側(cè)（東北象限）、距離臺風(fēng)中心200～400 km的范圍內(nèi)，這與以往對臺風(fēng)龍卷研究[8-11]所指出的龍卷主要位于臺風(fēng)的右前象限、距離臺風(fēng)中心300～400 km的結(jié)論是一致的。還有少數(shù)臺風(fēng)龍卷位置例外，其中，1804號“艾云尼”臺風(fēng)環(huán)流中生成的廣東佛山龍卷距離臺風(fēng)中心最近，僅有92 km；而“摩羯”臺風(fēng)外圍環(huán)流中所產(chǎn)生的天津靜海龍卷距離臺風(fēng)中心最遠，達到 725 km，屬于遠距離臺風(fēng)低層倒槽與中層西風(fēng)槽共同作用產(chǎn)生的龍卷。沈樹勤[9]曾分析過距離臺風(fēng)中心在800 km以上的3個臺風(fēng)龍卷個例，Schultz等[12]和McCaul[13]也曾分別采用750和800 km作為美國熱帶氣旋龍卷的距離統(tǒng)計上限。

2018年有2人死于龍卷災(zāi)害，分別是6月8日廣州龍卷和8月18日徐州龍卷，前者是成年人，死于簡易性房屋坍塌；后者是兒童，由房屋大面積玻璃破碎所致。

4月龍卷

4月中旬廣西柳州有1個龍卷發(fā)生，這是年內(nèi)我國第一個龍卷災(zāi)害天氣過程。4月20日傍晚，受南支槽和低空急流影響，柳州市柳北區(qū)沙塘鎮(zhèn)上空有微型超級單體風(fēng)暴發(fā)展。19：10前后，沙塘鎮(zhèn)遭受了龍卷襲擊，視頻顯示大量的鐵皮和木板隨龍卷在空中旋轉(zhuǎn)，造成了高壓線短路，爆出巨大的火花；多處工棚、屋頂遭到破壞，玻璃破碎，多處直徑超過15 cm的樹木折斷或連根拔起，其中有一株直徑約43 cm的大樹被扭斷；框架結(jié)構(gòu)的房屋屋頂被刮掉；師范學(xué)院有一處空調(diào)室外機的金屬外殼頂部被吹飛，位于2樓的電腦室單邊向外開的厚約0.5 cm的鐵門被吹嵌入門框內(nèi)側(cè)，鐵門嚴重變形，籃球架被吹倒。受災(zāi)嚴重的是木材廠，龍卷造成鐵皮廠房的垮塌，受損面積約900 m2，鐵皮散落在周邊區(qū)域（圖1）。因工人外出就餐，沒有造成人員傷亡。本次龍卷于19：10前后在沙塘鎮(zhèn)觸地，隨后向東北方向移動，移動路徑長約2 km，持續(xù)時間約10 min，最大破壞直徑約400m，龍卷級別為EF2級，屬強龍卷。

圖1 2018年4月20日柳州市柳北區(qū)沙塘鎮(zhèn)一帶龍卷災(zāi)害Fig.1 Tornado damage to Shatang Town in Liubei District,Liuzhou City on April 20, 2018

5月龍卷

5月有3次龍卷過程，2次發(fā)生在廣東，1次發(fā)生在吉林。

5月7日11：40，受高空槽影響，廣東省潮州市饒平縣錢東鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷，錢東鎮(zhèn)政府的工作人員在距離龍卷約3 km的位置上拍攝到了3 min的龍卷視頻。該次龍卷移動方向大致是西南偏西向東北偏東，由于下墊面為廣闊的魚塘，因此沒有明顯的樹木倒伏等痕跡，龍卷移動路徑約為1.5 km，強度沒有辦法判斷。

5月21日15：40，廣東省中山市東升鎮(zhèn)白鯉村出現(xiàn)龍卷，市民錄下了龍卷視頻。由于龍卷影響區(qū)域為大范圍魚塘，影響不嚴重，僅造成兩處屋頂?shù)氖尥吆丸F皮被掀翻。該次龍卷移動路徑為1.1 km，持續(xù)時間約22 min，強度級別為EF1級，屬于弱龍卷。

5月28日12：00前后，受東北冷渦影響，吉林省松原市長嶺縣太平川鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷。受災(zāi)嚴重的地點為烈士墓和養(yǎng)殖場，其中烈士墓范圍的商品房玻璃破碎，鐵皮廠房頂掀翻、房屋瓦片吹飛，電線桿折斷，部分直徑超過20 cm的楊樹被吹倒或折斷。龍卷持續(xù)時間約15 min，移動路徑約為6.0 km，強度為EF2級。

6月龍卷

6月出現(xiàn)2個龍卷，都是臺風(fēng)龍卷，均位于廣東省。受1804號臺風(fēng)艾云尼環(huán)流影響，6月8日01：40、14：03前后在廣州市南沙區(qū)橫瀝鎮(zhèn)、佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)先后出現(xiàn)兩個龍卷。

6月8日01：40前后，廣東省廣州市南沙區(qū)橫瀝鎮(zhèn)云水雅苑住宅小區(qū)及附近工地遭受龍卷襲擊，導(dǎo)致廠房的鐵皮頂、房屋玻璃受損，路邊樹木倒伏、電線桿折斷，臨時搭建的簡易住房被吹傾斜，簡易住房的外墻面散落在四周，移動板房被吹翻，造成1人死亡、8人受傷。龍卷路徑長度約1.1 km，最大影響直徑達到200 m，強度為EF3級。龍卷發(fā)生在臺風(fēng)中心的右前側(cè)（東北象限），距離臺風(fēng)中心約183 km。

6月8日14：03前后，廣東省佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)瀝東社區(qū)發(fā)生龍卷，報料人錄到5 s視頻。龍卷造成廠房鐵皮屋頂被掀，破壞面積約2000 m2，多輛汽車被砸，沒有造成人員傷亡。龍卷影響時間約30 s，路徑長度約380 m，強度為EF1級。龍卷發(fā)生在臺風(fēng)中心的偏東方，距離臺風(fēng)中心約92 km，這是我國近年來距離臺風(fēng)中心最近的一個龍卷，屬于臺風(fēng)環(huán)流內(nèi)部龍卷，為歷史罕見個例。第一作者在此次龍卷發(fā)生前58 min（即13：05）成功發(fā)布了龍卷警報。8日中午前后，一條南北向的強回波帶自南向北影響佛山禪城區(qū)南莊至南海區(qū)里水、大瀝一帶，強回波帶由多個對流單體組成，單體之間間隙較小，幾乎連續(xù)，這也使得對龍卷母體風(fēng)暴的辨析更加困難，盡管12：54廣州多普勒雷達1.5°仰角速度圖上還只是弱中氣旋，但當(dāng)天的環(huán)境條件有利于龍卷的發(fā)生，弱中氣旋未來加強為中等強度以上中氣旋的可能性比較大，且考慮到大瀝一帶是佛山歷史龍卷高發(fā)區(qū)等綜合因素，預(yù)計大瀝一帶未來出現(xiàn)龍卷的風(fēng)險比較高，本文第一作者于13：05針對大瀝鎮(zhèn)等5個鎮(zhèn)街發(fā)出了龍卷警報，14：03許大瀝鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷災(zāi)害。實際上，在發(fā)布大瀝龍卷之前的11：50還對佛山南海西樵、丹灶等地發(fā)出過另一次龍卷預(yù)警，但是沒有龍卷出現(xiàn)。

8月龍卷

8月出現(xiàn)14個龍卷。其中，1個西風(fēng)帶系統(tǒng)龍卷，1個季風(fēng)低壓外圍龍卷，其余12個是臺風(fēng)外圍龍卷。

8月4日12：50前后，受高空短波槽影響，內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特后旗獲各琦蘇木海力素國家基準氣候站東側(cè)4～5 km處出現(xiàn)龍卷，海力素國家基準氣候站站長等多位工作人員分別從不同的角度和時次拍到了龍卷視頻（圖2）。由于龍卷風(fēng)發(fā)生地附近人跡罕至、樹木極少、植被稀疏，沒有造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。通過現(xiàn)場勘查取證、影像資料收集、現(xiàn)場走訪及多種氣象數(shù)據(jù)綜合分析研判，確定龍卷出現(xiàn)時段為12：49—12：57，持續(xù)時間為8 min左右，強度為EF0級。

圖2 2018年8月4日巴彥淖爾市海力素觀測場附近龍卷Fig. 2 A tornado near Hailisu Observatory in Bayannaoer City on August 4, 2018

1814號臺風(fēng)摩羯外圍環(huán)流中至少出現(xiàn)11個龍卷，先后影響了天津市、山東省。

8月13日17：30前后，在臺風(fēng)“摩羯”登陸18.5 h后，受臺風(fēng)低層倒槽與中層西風(fēng)槽共同影響，天津市靜海區(qū)靜海鎮(zhèn)西五里到大口子門附近出現(xiàn)龍卷，導(dǎo)致房屋損毀179間、倒塌4間，倒伏或折斷電線桿8根、電塔3座，農(nóng)作物受災(zāi)面積有854.7 hm2，造成2人受傷，直接經(jīng)濟損失超過4700萬元。龍卷經(jīng)過靜海區(qū)靜海鎮(zhèn)魏家莊村—北五里村—西五里村—梁頭鎮(zhèn)小李莊村（圖3），自東北向西南方移動，路徑長度約5 km，寬度幾米到幾百米，持續(xù)時間約15 min，強度為EF3級。龍卷位于臺風(fēng)中心的正北方向，距離臺風(fēng)中心約725 km，這是我國近年來距離臺風(fēng)中心最遠的一個龍卷。

圖3 2018年8月13日天津市靜海區(qū)龍卷路徑及災(zāi)害Fig.3 Tornado track and damage in Jinghai District,Tianjin City on August 13, 2018

隨后1814號臺風(fēng)摩羯又在山東省至少產(chǎn)生了10個龍卷。其中，8月13日23：00前后1個龍卷影響了山東省南部的棗莊市臺兒莊區(qū)澗頭集鎮(zhèn)谷莊村、張山子鎮(zhèn)官莊村一帶；14日09：30—14：00，又有9個龍卷先后影響山東省北部的濰坊市昌邑市柳疃鎮(zhèn)西辛安莊村和漁爾堡村（09：30—09：50）、煙臺市萊州市朱橋鎮(zhèn)大冢坡、大蘭邱家村一帶（10：20—10：40）、濱州市惠民縣姜樓鎮(zhèn)（12：10前后）與桑落墅鎮(zhèn)哨馬張村（13：40—13：50）、陽信縣洋湖鄉(xiāng)馬上和村（13：10—13：20）、德州市慶云縣尚堂鎮(zhèn)李含責(zé)村（13：30—13：50）以及東營市利津縣鹽窩鎮(zhèn)北嶺社區(qū)臺前村（13：10—13：20）、墾利孤東油田（10：40前后）和河口六合街道南旺村附近（14：00前后）。另外，14日下午，濱州市陽信縣水落坡鎮(zhèn)任集村也出現(xiàn)了疑似龍卷災(zāi)害。上述多個龍卷路徑長度在50 m～5 km，破壞寬度在20～150 m，強度介于EF0～EF2級。龍卷出現(xiàn)在“摩羯”登陸后34.5～39.0 h時段內(nèi)、距離“摩羯”中心300～430 km的東北象限螺旋雨帶中。這些區(qū)域均為靠近海岸線的陸地區(qū)域，地勢非常平坦。其中，濰坊市昌邑市柳疃鎮(zhèn)西辛安莊村和漁爾堡村均緊鄰濰河且位于濰河的西側(cè)（左側(cè)）；煙臺市萊州市朱橋鎮(zhèn)大冢坡、大蘭邱家村龍卷距離海岸線約7 km。其余7個龍卷均發(fā)生在黃河北側(cè)（左側(cè)）約50 km的平原范圍內(nèi)。龍卷造成的災(zāi)害主要表現(xiàn)為民房和廠房受損，瓦片和彩鋼瓦被吹飛，棚架倒塌，樹木、莊稼倒伏或折斷，電線桿、廣告牌和院墻倒塌。其中，最強龍卷發(fā)生在濱州市惠民縣姜樓鎮(zhèn)，距離海岸線約130 m，路徑長約4.5 km，破壞寬度150 m，房屋嚴重受損，樹木被折斷或拔起，3噸重的鋼梁被吹飛，破壞等級至少達到了EF2級。另外，襲擊德州市慶云縣尚堂鎮(zhèn)龍卷，導(dǎo)致窗玻璃破碎，多人受輕傷，1名兒童小手指被切斷，受傷較重。

1815號臺風(fēng)溫比亞外圍環(huán)流中出現(xiàn)了2個龍卷。其中，8月18日18：40前后，1個龍卷首先在江蘇省徐州市銅山區(qū)劉集鎮(zhèn)郭橋村觸地，隨后向西北方向移動，經(jīng)過馬宅子、許集、許樓村等地，最后在劉集鎮(zhèn)潘屯消散，整個移動路徑長約8 km，持續(xù)時間約25 min。龍卷導(dǎo)致1名兒童死亡，并造成房屋嚴重受損，楊樹攔腰折斷，大樹被連根拔起，大片莊稼被吹倒（圖4）。龍卷破壞寬度普遍在40～50 m。其中，在許樓村附近，龍卷最大破壞直徑達到1.8 km，現(xiàn)場有大面積樹木被連根拔起，龍卷級別為EF2級，屬于強龍卷。龍卷出現(xiàn)在臺風(fēng)溫比亞移動方向東北象限的螺旋云帶中，龍卷發(fā)生地劉集鎮(zhèn)距離臺風(fēng)中心約300 km。

圖4 2018年8月18日徐州市銅山區(qū)龍卷路徑及災(zāi)害Fig.4 Tornado track and damage in Tongshan District,Xuzhou City on August 18, 2018

臺風(fēng)溫比亞外圍環(huán)流中的另一個龍卷出現(xiàn)在8月18日19：46前后、豐縣鳳城街道謝集村附近，持續(xù)時間約1 min，路徑長度約500 m，破壞寬度30～40 m，附近氣象站測得最大風(fēng)速30.5 m/s（11級），造成部分民房受損，強度為EF1級。龍卷同樣發(fā)生在臺風(fēng)溫比亞移動方向東北象限的螺旋云帶中，龍卷發(fā)生地距離臺風(fēng)中心約290 km。前后兩處龍卷的距離為53 km。

8月31日14：25前后，受季風(fēng)低壓外圍環(huán)流影響，廣東省廣州市番禺區(qū)石樓鎮(zhèn)岳溪村出現(xiàn)龍卷，約2600 m2的鐵皮廠房頂被掀翻，龍卷路徑長度約80 m，主要影響區(qū)域為該村一家企業(yè)的第四車間，最大破壞寬度為52 m，強度為EF1級。

9月龍卷

9月出現(xiàn)2個龍卷，都是臺風(fēng)龍卷，均位于廣東省。受1822號臺風(fēng)山竹外圍環(huán)流影響，9月17日在廣東省佛山市三水區(qū)白坭鎮(zhèn)、肇慶市鼎湖區(qū)永安鎮(zhèn)先后出現(xiàn)2個龍卷。龍卷發(fā)生地分別距離臺風(fēng)中心490和540 km，屬于臺風(fēng)外圍龍卷。

9月17日09：37前后，龍卷首先在廣東省佛山市三水區(qū)白坭鎮(zhèn)金竹村附近觸地，隨后龍卷向西北偏北方向移動，經(jīng)過三水區(qū)西南街道，最后于10：00在肇慶市四會區(qū)撻泊村減弱消失。龍卷持續(xù)時間約23 min，移動路徑長達18 km，平均移動速度為47 km/h，最大破壞寬度為150 m。龍卷造成簡易棚屋被摧毀、屋頂瓦片被吹走、部分圍墻倒塌、直徑約40 cm的大榕樹折斷、樹木被連根拔起或被吹倒等，強度為EF2級（圖5）。第一作者及團隊提前37 min發(fā)布了該次龍卷預(yù)警，這也是年內(nèi)第二次龍卷預(yù)警的成功嘗試。此次天氣過程中，最早在當(dāng)日08：30前后的廣州多普勒雷達0.5°、1.5°仰角上監(jiān)測到有微型超級單體風(fēng)暴發(fā)展，對應(yīng)速度上仍是弱中氣旋，08：42—08：54，微型超級單體風(fēng)暴進一步增強，低層0.5°仰角出現(xiàn)中等強度中氣旋，底高在1 km 以下，基于三水區(qū)白坭鎮(zhèn)一帶是佛山歷史上龍卷多發(fā)區(qū)等綜合因素考慮，本文第一作者及團隊于09：00針對白坭鎮(zhèn)等4個鎮(zhèn)街發(fā)出了龍卷警報，09：37許龍卷在白坭鎮(zhèn)觸地。實際上在當(dāng)日15：00還發(fā)出了另一次龍卷預(yù)警，沒有出現(xiàn)龍卷。6月8日“艾云尼”臺風(fēng)龍卷和9月17日“山竹”臺風(fēng)龍卷過程，預(yù)警成功兩次，空報兩次。表明，并非具備相似條件的區(qū)域都有龍卷出現(xiàn)，業(yè)務(wù)上對龍卷的具體落區(qū)和發(fā)生時間等的短臨預(yù)報還存在極大困難。

圖5 2018年9月17日佛山市三水區(qū)到肇慶市四會區(qū)龍卷路徑、強度及災(zāi)害Fig.5 Tornado track, intensity and damage from Sanshui District, Foshan City to Sihui District, Zhaoqing City,on September 17, 2018

9月17日13：15左右，肇慶市鼎湖區(qū)永安鎮(zhèn)發(fā)生龍卷，持續(xù)時間比較短，破壞區(qū)域很小。龍卷路徑上的房屋受損，強度為EF1級。

總結(jié)與討論

2018年我國可確認的龍卷數(shù)量達到22個，其中EF1級或以上強度龍卷較2004—2013年的年平均統(tǒng)計結(jié)果[7]是屬于偏多的年景。龍卷活動時段集中在4—9月，以8月最多。年度首個龍卷發(fā)生在4月20日，最晚龍卷發(fā)生在9月17日。臺風(fēng)龍卷占到年度龍卷總數(shù)的73%，首個臺風(fēng)龍卷發(fā)生在6月8日，此類龍卷主要發(fā)生在夏季的6月、8月以及初秋的9月。

在臺風(fēng)環(huán)流背景場中產(chǎn)生多個龍卷是2018年龍卷過程的一個重要特點。其中，最為突出的1814號臺風(fēng)摩羯，其外圍環(huán)流中先后出現(xiàn)至少11個龍卷。從以往研究成果看，在近30年來，這個數(shù)量僅次于1989年9月16日第23號臺風(fēng)外圍環(huán)流在江蘇省鹽城市、南通市和泰州市等地產(chǎn)生的23個龍卷。年度臺風(fēng)龍卷數(shù)量占到總數(shù)的73%，顯著多過西風(fēng)帶系統(tǒng)龍卷。為何2018年臺風(fēng)龍卷如此活躍且單次臺風(fēng)過程蘊含著多個龍卷？這種臺風(fēng)龍卷的高活躍度是否與年度大氣環(huán)流異常、臺風(fēng)活動特征等存在某些聯(lián)系，還值得做進一步研究。