2020年中國龍卷過程及災(zāi)情特征

蔡康龍 黃先香 李彩玲 炎利軍 李兆明 顧伯輝 何秋蕊 張晶晶

（1 佛山市氣象局/佛山市龍卷風研究中心，佛山 528000；2 中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點實驗室，北京 100081；3 佛山三水區(qū)氣象局，三水 528100）

龍卷生消快，影響范圍小，但破壞力極強，可在短時間內(nèi)造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。龍卷大風、下?lián)舯┝鞔箫L和直線大風是強對流風暴常導(dǎo)致的3類災(zāi)害性大風。龍卷大風破壞帶（條跡）一般狹長，沿破壞帶會有明顯輻合狀樹木倒伏；下?lián)舯┝鞔箫L造成破壞區(qū)域一般比較寬，樹木倒伏則呈明顯輻散特征。通常龍卷等災(zāi)害性大風空間尺度小，影響時間短，很少能直接被氣象觀測站觀測到，因此開展龍卷等災(zāi)害性大風現(xiàn)場災(zāi)情調(diào)查，確認風災(zāi)類型、龍卷路徑、龍卷強度和范圍以及龍卷結(jié)構(gòu)等對促進龍卷等強對流天氣的研究有重要意義。

目前龍卷定級一般采用國際通用的EF等級來判定龍卷風級別，2019年8月1日中國氣象行業(yè)標準《龍卷強度等級》QX/T 478—2019（以下簡稱行標）開始實施，本文將結(jié)合EF等級和龍卷等級行標兩套標準對2020年龍卷過程進行定級分析。

2020年佛山市龍卷風研究中心共參與了國內(nèi)8次龍卷過程共9個龍卷的災(zāi)情調(diào)查，包括6個強龍卷過程（EF3級1次，EF2級5次）、2個中等龍卷過程（EF1級）和1個弱龍卷過程（EF0級）。另外，根據(jù)當?shù)貧庀蟛块T提供或網(wǎng)絡(luò)權(quán)威發(fā)布，還收集了5次龍卷過程的10個龍卷活動情況（表1）。

從表1可以看出，2020年我國能夠確認的龍卷天氣過程有13次，確認發(fā)生20個龍卷，其中EF1級或以上級別強度龍卷有13個，略低于2004—2013年全國記錄到的年平均EF1或以上級龍卷數(shù)量14.3個；EF2級龍卷有7個，是2004—2013年全國記錄到的年平均EF2或以上級龍卷數(shù)量2.0個的3.5倍，分別發(fā)生在江蘇高郵、江蘇太倉、湖北荊門、江蘇連云港、江蘇鹽城、黑龍江綏化和內(nèi)蒙古包頭；EF3級龍卷有1個，發(fā)生在安徽宿州。龍卷發(fā)生時間集中在5—8月，其中7月最多，有8個龍卷生成，占總數(shù)的42%。出現(xiàn)龍卷的7個?。ㄊ校┲校K龍卷最多，有5個；其次是廣東和上海，均有3個。13次龍卷過程全部發(fā)生在西風帶系統(tǒng)中，沒有臺風龍卷記錄。有1人在龍卷天氣中遇難、62人受傷。其中，導(dǎo)致受傷人數(shù)較多是“2020.08.09”內(nèi)蒙古包頭龍卷和“2020.07.22”江蘇灌南龍卷風，受傷人數(shù)分別為33人和21人。從2016—2020年龍卷等風災(zāi)全國分布圖（圖1）可見，龍卷主要分布在沿海一帶、東北地區(qū)、內(nèi)蒙古等地方，這與范雯杰統(tǒng)計的2004—2013年全國龍卷分布比較相符。

災(zāi)情調(diào)查要注重方法，才能保證災(zāi)情調(diào)查在更短時間收集到更多有效的災(zāi)情信息。首先，收集新聞媒體或者互聯(lián)網(wǎng)等信息盡量確定災(zāi)害發(fā)生時間、地點和災(zāi)情；然后，利用地面自動站觀測風場和雷達觀測徑向風場進一步綜合判斷明確風災(zāi)的可能強度、影響區(qū)域和可能成因，并結(jié)合災(zāi)害情況綜合確定現(xiàn)場調(diào)查的大致區(qū)域和調(diào)查路線；再有，對受災(zāi)現(xiàn)場進行無人機航拍、走訪、勘查取證、影像資料收集；最后，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。由于氣象探測技術(shù)手段和能力所限，本文主要對2020年佛山市龍卷風研究中心參與災(zāi)情調(diào)查的9個龍卷過程進行分析，災(zāi)情資料主要是通過與當?shù)貧庀蟛块T共同開展的龍卷現(xiàn)場災(zāi)情調(diào)查，再結(jié)合氣象監(jiān)測資料等，經(jīng)多方會商綜合確認龍卷路徑及其災(zāi)害等級，但由于龍卷尺度小、生消快等特點，災(zāi)調(diào)和分析過程中難免存在個別個例強度定級等還需商榷。

表1 2020年中國龍卷活動情況及災(zāi)情

圖1 2016—2020年中國風災(zāi)分布

1 龍卷過程概況

1.1 5月龍卷

5月有3次龍卷過程，1次發(fā)生在福建，2次發(fā)生在廣東。

5月5日上午，受切變線影響，福建省三明市出現(xiàn)短時強降水、大風等強對流天氣，其中11：00前后沙溪河上出現(xiàn)龍卷風，有市民拍攝到龍卷視頻，沒有災(zāi)情，無法對此龍卷的強度進行定級。

5月18日14：06—14：07，受高空槽影響，廣東省江門市臺山市赤溪鎮(zhèn)沖金村委會附近出現(xiàn)龍卷，有市民手機拍到了龍卷視頻。龍卷在沖金村村委會約50 m外水稻田附近觸地，移動方向大致是自西向東，造成水稻和蔬菜棚架倒伏，并在下墊面留下較明顯的軌跡，龍卷路徑長約35 m，寬約11 m，無人員傷亡，龍卷破壞程度相當于EF0級，對應(yīng)我國行業(yè)標準一級，屬于弱龍卷（圖2）。

圖2 5月18日江門臺山龍卷路徑及受災(zāi)范圍（紅色陰影區(qū)域為大風影響范圍；黃色陰影區(qū)域是EF0范圍；黑色帶箭頭虛線表示龍卷移動路徑及方向）

5月31日18：59—19：01，受高空槽影響，廣東佛山市高明區(qū)更合鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷，造成停步工業(yè)區(qū)附近的鐵皮廠房受損、樹木倒伏和折斷，超過80%鋼槽結(jié)構(gòu)的鋅鐵皮房頂被掀，兩棵直徑約10 cm的芒果樹被攔腰截斷，沒有人員傷亡。這次過程沒有拍到直觀的龍卷漏斗視頻，但停步工業(yè)區(qū)的監(jiān)控視頻拍到被卷起的廠房鋅鐵皮及其他碎片呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時間超過1 min（圖3）。龍卷造成的破壞區(qū)域狹長（圖4），移動方向大致是西北向東南，影響路徑長度約670 m，最大破壞直徑約80 m，龍卷破壞程度相當于EF1級，對應(yīng)我國行業(yè)標準二級，屬于弱龍卷。

圖3 5月31日佛山市高明區(qū)更合鎮(zhèn)龍卷監(jiān)控視頻截

圖4 5月31日佛山市高明區(qū)更合鎮(zhèn)龍卷路徑及受災(zāi)范圍（紅色陰影為破壞范圍，藍色陰影表示廠房受損區(qū)域）

1.2 6月龍卷

6月有4個龍卷過程，分別發(fā)生在廣東江門、江蘇高郵、湖北荊門和內(nèi)蒙古錫林浩特。

6月1日10：50—10：56，受高空槽影響，廣東江門開平市大沙鎮(zhèn)大沙河水庫附近出現(xiàn)龍卷，附近的居民拍攝到5 min的龍卷視頻。龍卷在大沙鎮(zhèn)沃江村北側(cè)生成，向東北方向移動，跨過大沙河水庫經(jīng)Y756鄉(xiāng)道上岸后在鄉(xiāng)道北側(cè)約230 m草地處消散，造成沃江村樹木倒伏、樹枝折斷，磚瓦房屋頂瓦片零散吹落，Y756鄉(xiāng)道北側(cè)花木場樹木折斷、鐵門吹走等災(zāi)害,龍卷路徑長度約1200 m，最寬位置約100 m（圖5），破壞程度相當于EF1級，對應(yīng)我國行業(yè)標準二級，屬于弱龍卷。

圖5 6月1日江門開平龍卷路徑及受災(zāi)范圍（紅色區(qū)域表示龍卷影響范圍）

6月12日13：49—14：00，受低渦切變影響，江蘇省揚州市高郵勤王村和管伙村發(fā)生龍卷，導(dǎo)致水泥圍墻倒塌、房頂及玻璃受損，成片樹木折斷、電線桿折斷，簡易養(yǎng)殖廠房倒塌。如圖6所示，龍卷是從西向東移動，影響路徑約3.5 km，最大寬度約320 m，龍卷破壞程度相當于EF2級，對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。

6月24日13：48—14：22，受冷渦系統(tǒng)影響，內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟東南方的阿利嘎哇烏拉山峰附近出現(xiàn)龍卷，有較多目擊者拍攝到龍卷視頻，龍卷出現(xiàn)在開闊的草原上，沒有災(zāi)情，無法對此龍卷的強度進行定級。

6月27日19：00前后，受低渦切變影響，湖北省荊門市發(fā)生龍卷，龍卷經(jīng)過上灣村、泉洼村、李寧物流園、荊門檢驗檢測產(chǎn)業(yè)園、安能物流、陽光大道，柳家溝，污泥資源開發(fā)中心（圖7）。從西南向東北移動，影響路徑約19 km，最大寬度約160 m，破壞程度相當于EF2級，對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。主要災(zāi)情指示成片硬木折斷、部分房子圍墻倒塌等。龍卷漏斗云觸地在開闊田地上，在上灣村到李寧物流園之間留下明顯的淺色條跡，在尾段經(jīng)過山丘地形（圖7中的白色方框）后就開始消散。

1.3 7月龍卷

7月有2次龍卷過程共出現(xiàn)9個龍卷，分別發(fā)生在江蘇昆山、江蘇太倉、上海崇明（3個）、安徽宿州、江蘇宿遷、江蘇連云港和江蘇鹽城。

7月6日上午，受高空槽和切變線影響，09：10前后江蘇省昆山市出現(xiàn)龍卷，災(zāi)情較輕，強度為EF0級09：45—10：00太倉市出現(xiàn)龍卷，造成房屋外墻倒塌，成片樹木折斷，強度達到EF2，屬于強龍卷；10：30、10：40、10：45上海市崇明區(qū)港沿鎮(zhèn)、陳家鎮(zhèn)和向化鎮(zhèn)先后出現(xiàn)EF0～ EF1級弱龍卷，造成房屋受損、樹木和田間作物倒伏，陳家鎮(zhèn)裕西村住戶輔房外墻坍塌，有1人受傷。

7月22日17：50—18：59，受低渦切變影響，安徽省宿州市發(fā)生龍卷，龍卷從南向東北移動，經(jīng)過埇橋區(qū)蘄縣鎮(zhèn)、蘆嶺鎮(zhèn)、婁莊鎮(zhèn)和靈璧縣，影響路徑約62 km，最大寬度約800 m（圖8）。主要災(zāi)情指示成片硬木折斷、部分房子圍墻倒塌等，破壞等級為EF3，對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。初步統(tǒng)計，房屋倒塌損壞670余間，受災(zāi)人口8720余人，死亡1人。這是我國近年進行詳細災(zāi)情調(diào)查的破壞路徑長度最長的一個龍卷。

7月22日22：00前后，受高空冷渦和地面氣旋影響，江蘇連云港灌南鎮(zhèn)發(fā)生龍卷，龍卷從西南向東北移動，經(jīng)過條房村，影響路徑約3.1 km，最大寬度約300 m（圖9）。主要災(zāi)情指示鐵制路燈桿和成片硬木折斷、橋梁圍欄倒塌等，破壞等級為EF2，對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。

圖6 6月12日江蘇省揚州市高郵破壞范圍（紅色區(qū)域表表示龍卷影響范圍）

圖7 6月27日湖北省荊門市龍卷路徑（紅色帶箭頭虛線）

圖8 7月22日安徽省宿州市發(fā)生龍卷路徑（黑色帶箭頭虛線）

圖9 7月22日江蘇連云港灌南鎮(zhèn)發(fā)生龍卷影響范圍（紅色區(qū)域）

7月22日21：48前后、22：40前后，受高空冷渦和地面氣旋影響，江蘇省宿遷市沐陽鎮(zhèn)、鹽城市響水鎮(zhèn)先后出現(xiàn)龍卷，根據(jù)當?shù)貧庀蟛块T的災(zāi)情調(diào)查資料，兩次龍卷天氣造成村民房屋不同程序受損，部分地區(qū)電力等基礎(chǔ)設(shè)施受損，部分樹木扭斷，響水鎮(zhèn)龍卷強度達到EF2，屬于強龍卷，而沭陽鎮(zhèn)龍卷強度達到EF1。

1.4 8月龍卷

8月出現(xiàn)3個龍卷，分別發(fā)生在黑龍江省綏化市、內(nèi)蒙古區(qū)包頭市和黑龍江密山市。

8月9日11：47—12：09，受高空槽和切變線影響，黑龍江綏化市綏勝滿族鎮(zhèn)發(fā)生龍卷，龍卷從西南向東北移動，經(jīng)過四排村、劉家屯、郭家村和三發(fā)村，影響路徑約13.5 km，最大寬度約300 m（圖10）。主要災(zāi)情指示成片硬木折斷、部分房子水泥圍墻倒塌和電線桿折斷等，破壞等級為EF2，對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。

圖10 8月9日黑龍江綏化市龍卷影響范圍（紅色區(qū)域）

8月9日15：33—15：43，受高空槽影響，內(nèi)蒙古包頭市武川縣發(fā)生龍卷，15：38前后龍卷經(jīng)過包頭市希拉穆仁鎮(zhèn)天鵝湖牧區(qū)（圖11），市民錄下了多段龍卷視頻。根據(jù)目擊者描述，龍卷影響時，伴有1.5 cm大小冰雹，石頭、雜物等滿天飛，天昏地暗，房屋門窗、大小轎車、屋頂瓦片、彩鋼結(jié)構(gòu)蒙古包等遭到嚴重破壞，部分墻體吹倒，院內(nèi)燒烤爐、兒童車、娛樂卡丁車等吹起拋過房屋飛出數(shù)米。龍卷從西南向東北移動，影響路徑約10 km，最大寬度約450 m。造成天鵝湖景區(qū)接待點33人不同程度受傷，其中游客24人、旅游點務(wù)工人員9人，188頂蒙古包受損或傾倒，員工生活區(qū)、磚混結(jié)構(gòu)蒙古包鋼制回廊等多處設(shè)施被毀，附近5戶牧民房屋及車輛受損。此次龍卷破壞等級為EF2（圖11），對應(yīng)我國行業(yè)標準三級，屬于強龍卷。

圖11 8月9日內(nèi)蒙古包頭龍卷移動路徑（紅色帶箭頭虛線）

8月14日16：00前后，受冷渦影響，黑龍江省密山市富源鄉(xiāng)珠山村富國組遭受龍卷風襲擊，造成鐵皮房蓋被掀翻、電線桿和路燈被刮倒、成片樹木折斷，有68戶民宅受損，2人受傷，由于沒有收集到更全面災(zāi)情資料，龍卷強度待定。

1.5 9月龍卷

9月25日16：00前后，受短波槽影響，香港赤鱲角機場出現(xiàn)龍卷，有目擊者拍攝到相關(guān)的視頻，但缺少相關(guān)災(zāi)情資料，龍卷破壞等級無法確定。

2 龍卷破壞特征

龍卷地面災(zāi)情特征通常表現(xiàn)為樹木倒向呈輻合狀、破壞范圍縱橫比大，地面淺色破壞條跡。

2.1 縱橫比

表2給出了9個龍卷的災(zāi)調(diào)信息。可以看出，龍卷的EF等級強度與長度、最大寬度和縱橫比（長度與最大寬度之比）成正相關(guān)，強龍卷的縱橫比大于10，特別是安徽宿州EF3龍卷的縱橫比高達77.5，縱橫比大也是龍卷區(qū)別于下?lián)舯┝鞯囊粋€重要地面災(zāi)情特征。但是范雯杰在分析1961—2010年33次強龍卷的路徑信息時，龍卷風路徑寬度與其強度的暫時不存在明確的對應(yīng)關(guān)系，有可能是因為1961—2010年期間的災(zāi)調(diào)手段較落后及對最大寬度的定義存在偏差而造成的。

2.2 輻合倒向

龍卷經(jīng)過樹林時，龍卷等級強度越強，地面的輻合倒向（尺度是龍卷的寬度）特征越明顯。在地面災(zāi)情未處理的情況下，此輻合倒向特征很容易識別到，這也是及時開展災(zāi)情調(diào)查的原因之一。圖12a是江蘇省高郵市龍卷個例中，G233國道西輻合倒向的樹木，圖12b是安徽省宿州龍卷個例中，劉村西吳成片呈輻合狀折斷的楊樹。若龍卷比較弱，強度達不到令樹木倒伏，或者龍卷強度較強，但沒有經(jīng)過樹林，此輻合倒向特征則難以識別。

表2 現(xiàn)場災(zāi)調(diào)龍卷信息表

圖12 江蘇省高郵市龍卷（a）和安徽省宿州龍卷（b）個例中輻合倒向的樹木

2.3 淺色條跡

強龍卷容易在開闊的植被（草地、水稻田、玉米地）留下淺色的條跡，植被在龍卷極高風速的沖擊作用下，葉子及枝干容易被吹走，龍卷等級強度更高時，如2019年7月3日遼寧省開原市龍卷在榆樹堡村的草地留下一條清晰的白色條跡。圖13a 安徽省宿州龍卷在沈寨村附件留下的淺色條跡，圖13b是黑龍江綏化龍卷在郭家村留下的淺色條跡，這個特征都是龍卷特有，在災(zāi)情調(diào)查時，可以根據(jù)此特征判斷龍卷的特征方向。

圖13 安徽省宿州龍卷（a）和黑龍江綏化（b）個例中淺色條跡

3 總結(jié)與討論

2020年我國可確認的龍卷天氣過程有13次、共20個龍卷，龍卷數(shù)量較2004—2013年的年平均統(tǒng)計結(jié)果是屬于偏多年景，EF2級強度龍卷數(shù)量是2004—2013年的年平均數(shù)的3.5倍。2020年龍卷全部是西風帶龍卷，沒有臺風龍卷記錄。臺風龍卷比常年偏少，可能與今年生成和登陸我國的臺風個數(shù)比常年偏少相關(guān)。龍卷發(fā)生時間集中在5—9月，其中7月最多，出現(xiàn)在湖北省、江蘇省、安徽省和上海市，均為我國龍卷相對高發(fā)?。ㄊ校?。江蘇在同一過程出現(xiàn)3個龍卷，當上游出現(xiàn)龍卷，上下游的氣象局部門聯(lián)動可以更好對龍卷進行預(yù)警。

相對2018年和2019年的龍卷傷亡信息，2020年的龍卷數(shù)量有所增加，但致災(zāi)性比2019年低。7月22日安徽宿州EF3級龍卷的路徑長達62 km，是我國近10年來利用微型無人機進行詳細災(zāi)情調(diào)查的破壞路徑長度最長的一個龍卷。2020年現(xiàn)場調(diào)查的9個龍卷中，除6月27日湖北荊門龍卷有部分路徑經(jīng)過山丘地形，其他龍卷風的路徑的主要下墊面都是開闊平地，下墊面的粗糙程度與龍卷存在某些聯(lián)系，還值得做進一步研究。部分強龍卷地面災(zāi)情特征具有樹木倒向呈輻合狀、龍卷破壞范圍縱橫比大，地面淺色破壞條跡，這些地面災(zāi)情特征對災(zāi)情調(diào)查判斷災(zāi)情性質(zhì)和龍卷的移向有重要作用。

致謝

感謝國家氣象中心、江門市氣象局、臺山市氣象局、開平氣象局、高明區(qū)氣象局、江蘇省氣象局、荊門市氣象局、宿州市氣象局、鹽城市氣象局、響水縣氣象局、包頭市氣象局、武川市氣象局、達茂旗氣象局、綏化市氣象局等對龍卷災(zāi)害調(diào)查提供的支持和幫助。