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本期觀點:
●全球變暖可能影響海洋環流,導致某些區域的海水溫度、鹽度等發生變化,這些變化可能間接影響水龍卷的生成頻率和空間分布;
●氣候變暖或導致水龍卷影響範圍擴大、強度增強,這將增加沿海地區的風險,對海上交通和漁業(ye) 活動構成巨大威脅;
●水龍卷尺度小、突發性和局地性強等特點,使其預報準確率和提前量受到製約,未來需要加強水龍卷機理研究。
本期嘉賓:
中國科學院大氣物理研究所研究員 冉令坤
中國氣象局龍卷風重點開放實驗室主任、北京大學物理學院大氣與(yu) 海洋科學係教授 孟智勇
近期,我國多地出現水龍卷。9月8日11時前後,浙江省溫州市洞頭區附近海域發生水龍卷;9月7日9-10時左右,廣東(dong) 省惠州市惠東(dong) 縣雙月灣和鹽洲島附近海域先後發生水龍卷;8月26日11時左右,山東(dong) 省煙台市海陽市附近海域發生水龍卷。
此外,當地時間8月19日清晨,英國一遊艇在意大利西西裏島西北部海域遭遇風暴襲擊,船隻在短時間內(nei) 沉沒。《衛報》報道稱,遊艇所在海域出現風暴,並形成了破壞力極強的水龍卷。那麽(me) ,水龍卷到底是如何形成的?我們(men) 可以對其詭秘的行蹤進行預報嗎?
水龍卷的“誕生”
“水龍卷”俗稱“龍吸水”,指的是出現在水麵上空的龍卷風,是一種從(cong) 地麵垂直延伸至積雨雲(yun) 雲(yun) 底的快速旋轉空氣柱,常呈現漏鬥雲(yun) 形態。它形成的基本條件是不穩定的大氣環境。濕空氣在強烈不穩定的環境中上升,有助於(yu) 形成垂直運動的強烈對流。此外,強烈的風切變是水龍卷形成的重要動力條件。在不穩定天氣條件下,以及近地麵(海麵)存在強風切變時,上升氣流引起強烈發展的渦旋,進而形成水龍卷。
“龍吸水”多發生在冷空氣移到暖水麵的夏季下午或傍晚,由於(yu) 其多發生在非超級單體(ti) 環境,大多比陸龍卷強度弱,持續時間短,偶爾與(yu) 狂風暴雨、雷電冰雹、大浪等相生相伴。
從(cong) 遠處看,水龍卷就像一條長長的象鼻。這條“象鼻”是怎麽(me) 形成的呢?
海水往往不會(hui) 被吸入高空。我們(men) 看到的漏鬥雲(yun) 或者“象鼻”主要是上升氣流中的水汽凝結形成的小水滴。水龍卷空氣旋轉的離心加速使得渦旋柱內(nei) 部氣壓比周圍環境更低,導致渦旋柱附近的上升氣流比外部更早凝結出小水滴,即可見的漏鬥雲(yun) 。隨著龍卷風發展加強,龍卷中心水汽開始凝結的高度會(hui) 逐漸下降,從(cong) 而形成可見的自雲(yun) 底慢慢下伸至海麵的漏鬥雲(yun) 。類似陸地上龍卷風在近地麵會(hui) 有被卷起的沙塵或碎屑,水龍卷在海麵附近往往夾雜被卷起的水沫。
變暖的氣候孕育出更多水龍卷
水龍卷在全球海麵上都有可能出現,但某些區域由於(yu) 特定的氣象和海洋條件,更容易出現水龍卷。美國佛羅裏達州南部的珊瑚群島位於(yu) 墨西哥灣內(nei) ,是世界上最容易發生水龍卷的海域之一。據記錄,這片海域每年出現的水龍卷達數百個(ge) 。大西洋百慕大三角也經常發生水龍卷,增加了其神秘色彩。在我國南海西沙群島附近海域,夏秋季節也容易出現水龍卷。由於(yu) 水龍卷往往出現在暖水麵的積雨雲(yun) 下,因此比較“青睞”中低緯度的海域。
在全球“沸騰”時代,海洋溫度不斷攀升並刷新紀錄。基於(yu) 長達173年的數據集來看,2015年至2022年是有記錄以來海洋最熱的8年。在此背景下,水龍卷會(hui) 不會(hui) 大規模“聚集”呢?
氣候變暖導致大氣中的能量和水汽增加,使得海表溫度升高,水汽蒸發加劇,為(wei) 強對流天氣的發生提供了更多的水汽。這有利於(yu) 積雨雲(yun) 的形成和發展,進而可能促進水龍卷的生成。另外,全球變暖可能影響海洋環流,導致某些區域的海水溫度、鹽度等發生變化,這些變化也可能間接影響水龍卷的生成頻率和空間分布。
可見,氣候變暖加劇確實為(wei) 海洋生成水龍卷提供了一定程度的有利條件,但水龍卷的形成是一個(ge) 複雜的天氣過程,受多種因素的共同影響。
隨著全球氣候變暖加劇,一些研究顯示,水龍卷等極端天氣事件的發生頻率可能在增加,特別是在易發生台風或颶風的海區,以及厄爾尼諾現象出現的年份,水龍卷的發生次數顯著增多。氣候變暖導致的極端天氣事件不僅(jin) 頻率增加,其影響範圍也可能擴大,這會(hui) 增加沿海地區和海上活動的風險。值得注意的是,水龍卷的強度可能也會(hui) 相應增強,從(cong) 而造成更嚴(yan) 重的災害和損失,對海上交通和漁業(ye) 活動構成巨大威脅。
“捉龍”尚難但未來可期
水龍卷的“脾氣”非常暴躁——內(nei) 部風速有時可超過每小時200公裏,相當於(yu) 動車的時速。水龍卷肆虐的瞬間能量十分驚人,它可以造成區域內(nei) 船隻翻覆,對海上航行影響極大。如果船隻和人員不幸遭到水龍卷的正麵襲擊,後果將是毀滅性的。
有沒有辦法預測水龍卷的出現呢?
這是一個(ge) 世界性的科學難題。水龍卷的預報依賴對氣象要素的綜合監測、分析研判,包括低層垂直風切變、水汽條件、不穩定能量、風暴相對螺旋度等環境參數。要追蹤水龍卷,首先需要收集這些氣象觀測資料。但海洋氣象觀測站點稀疏,獲取的觀測數據十分有限。
此外,相比台風、溫帶氣旋等,水龍卷的“個(ge) 頭”實在太小——直徑一般在十幾米到上百米之間,生命周期也較短,一般為(wei) 幾分鍾至半個(ge) 小時,最長一般不超過1小時。這種尺度小、突發性和局地性強等特點,使其預報準確率和提前量嚴(yan) 重受限。即使在科技發達的美國,龍卷風預警的平均提前量也不到20分鍾,並且準確率有限。
目前,基於(yu) 現代氣象觀測技術和氣象科學理論的發展,可以對水龍卷的環境參數進行一定程度的預報預警。通過風雲(yun) 氣象衛星和氣象雷達的加密監測,結合人工智能算法等技術手段,可以預判龍卷風的生成時間和區域。
龍卷風移動路徑一般為(wei) 直線並呈現跳躍性前行特征,一會(hui) 兒(er) 著地一會(hui) 兒(er) 騰空,形狀垂直向下,當上空風力較大時順氣流方向適度傾(qing) 斜,因此可根據傾(qing) 斜方向來判斷其移動路徑。在水麵上遇到龍卷風,船隻、人員要盡量避免靠近,及時向龍卷風路徑垂直方向躲避。在陸地上,外出時若遇到龍卷風,要盡量遠離大樹、電線杆,千萬(wan) 不要躲避到汽車裏,最好到低窪區域尋找密閉且狹小的空間藏身。身處室內(nei) 時,務必遠離門窗與(yu) 外牆,選擇與(yu) 龍卷風方向相反的牆壁或小房間抱頭蹲下,及時切斷電源。最安全的地方莫過於(yu) 混凝土建築的地下室。
(作者:吳鵬 責任編輯:曹銳怡)
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