山东菏泽东明县出现龙卷风！关于龙卷风，一文讲清楚

今天（7月5日）14时30分左右

受强对流天气影响

山东菏泽东明县出现龙卷风

龙卷风移动速度极快

卷起大量碎片

期间还伴随闪电

据山东省菏泽市东明县应急管理局通报

此次龙卷风极端天气导致1人死亡

79人受伤

戳图看视频

那么

什么是龙卷风？

哪里最常发生龙卷风？

遇到龙卷风该怎么办？

龙卷风预报预警难度何在？

该如何破解龙卷风预报预警？

我们一探究竟

龙卷风有何来头？

龙卷风是一种局地性、小尺度、突发性的强对流天气，是在极不稳定的天气状况下，空气对流运动造成的强烈的、小范围的空气涡旋。龙卷风的时空尺度很小，直径平均在200米至300米，发生至消散的时间在几分钟到几十分钟。

强对流天气是龙卷风产生的基本条件。在低空急流较强的情况下，龙卷风发生的概率也会大大增加。

龙卷风是怎么形成的？中央气象台首席预报员张涛带来了解读 戳图看视频

龙卷风与普通大风天气不同，其主要区别是，龙卷风是旋转风，尺度更小，其漏斗云和卷起的碎屑醒目可见，且中心气压很低，更易造成严重的灾害。普通极端大风多为直线型大风，相对来说没有清晰的视觉图像，其灾害极端性一般低于龙卷风。此外，普通极端大风更具有瞬时阵风性，而强龙卷风可以持续数十分钟。

由于观测手段所限，目前，人们仍极难监测到龙卷风的实际风速、中心气压等气象要素值。常规气象观测站很少能直接观测到龙卷风的存在。对龙卷风最大风力的确认，多数是灾后灾情调查或者车载多普勒雷达近距离观测得出的估计值。

2021年7月21日17时石家庄雷达低层仰角观测龙卷发生区域反射率因子与径向速度图（红色圈为龙卷发生位置）：（a）1.5°仰角反射率因子（b）1.5°仰角径向速度（c）0.5°仰角反射率因子（d）0.5°仰角径向速度。

为界定龙卷风强度，按藤田级数，可分为EF0—EF5共6个等级。龙卷风生消迅速，常与雷暴、冰雹和暴雨等强对流天气系统相伴出现，甚至可以出现在台风系统中。实践中，通常将EF2级以上的龙卷风，称为强龙卷风。

在我国，龙卷风主要分为四个等级。其中，一级龙卷风强度弱，对应EF0级及以下；二级龙卷风强度为中，对应EF1级；三级龙卷风强度为强，对应EF2和EF3级；四级龙卷风强度为超强，对应EF4和EF5级。

龙卷最常在哪里出没？

说到龙卷风，不少网友会想到2016年6月23日，江苏省盐城市阜宁、射阳部分地区发生的龙卷天气。经过专家组确认，那次盐城龙卷风为EF4级，风力超17级。那么，盐城是龙卷风的高发地吗？

龙卷风主要出现在中纬度地区，北美、欧洲、俄罗斯、中国、日本及澳大利亚等地每年都会出现龙卷风。其中，美国是龙卷风出现最多国家，据统计，2000至2020年，美国平均每年出现1141次龙卷风，堪称“龙卷风王国”。历史上，美国出现龙卷风最多的年份，全年达1884次；最少则为944次。

美国历年龙卷风发生次数

在我国，20世纪90年代中期至本世纪初发生龙卷风相对较多；2006年以来发生龙卷风相对较少。最近10年（2011-2020年），我国年均出现24个龙卷风。2005年，全年发生龙卷风个数最多；2020年最少，为13个。

平原地区是龙卷风相对高发的地区。对于我国来讲，长江中下游平原、珠三角、东北平原、华北平原等地都是龙卷风发生较多的地区。我国大部分省份都有过龙卷风的踪迹，其中江苏、广东、湖北、安徽等省是我国发生龙卷风次数较多的地区，其中江苏和广东省最多，年均龙卷风分别为4.8个和4.3个；湖北和安徽省次之，均为2.0个。

时间上看，春季和夏季是龙卷风多发季节，4至8月龙卷风个数占全年的92%。其中4月、7月龙卷风分别占全年的18.5%和29.5%。又以午后到傍晚最为多见。

不同地区出现龙卷风的月份略有差异。华南多发月份为4至5月；长江中下游地区4月和7月多发；华北地区6至7月多发；东北地区多发时段为6至8月；西南地区主要发生在7至8月；西北地区7月多发龙卷风。

如何防范龙卷风？

根据龙卷风自身的特点和目前的预报预警水平，对其的防范应有三个层面：

一是天气发生前的较长时效如几小时至几天，天气预报会对龙卷风背景即强对流天气发生可能性有较可靠的推测，这时起，人们应加强对后续临近预报预警的关注。

二是当关注到气象部门数分钟至数小时前发布身边的强对流临近预报预警时，要减少外出，在安全场所回避强对流天气和可能发生的龙卷风。

三是当已经面临龙卷风威胁时，如果在户外，要观察龙卷风动态及时避开其行进路径，如果在室内，则远离门、窗和房屋的外围墙壁，躲在比较坚固的、永久性钢筋混凝土结构建筑物中抱头蹲下，最安全的地方是地下室或半地下室；在房屋倒塌等紧急情况下，应及时切断电源，以防触电或引起火灾；乘汽车外出遇到龙卷风时，应立即离开汽车到坚固的建筑物中或低洼地带躲避，同样需注意避开其行进路径。

龙卷风预报预警难度何在？

龙卷风监测预警仍有很大不确定性，是国际上公认的难题。与其他灾害性天气相比，龙卷风是一种少见的局地性、小尺度、突发性强的强对流天气，其空间尺度很小，且生命史很短，较难被观测捕捉和记录，不确定性极大，对龙卷风的预报预警更加困难。

即便是在龙卷风频发、灾害严重、研究较为充分的美国，其龙卷风预警的平均提前量也只有不到20分钟，且准确率有限。

2022年3月21日，在美国得克萨斯州朗德罗克，人们在龙卷风过后查看灾情 图源：新华社/美联

具体来看，龙卷风科研业务难点最初的源头和关键——它太小了。尽管在公众看来，龙卷风“巨大”的风柱接天连地，宛若魔幻大片，但对比上千公里的台风系统，龙卷风的个头实在太小。这是一种少见的局地性、小尺度、突发性强对流天气，直径一般只有几十米至数百米，最大的也只有1公里左右；持续时间短，一般为几分钟到几十分钟；其发生发展相当“任性”——如果从高空能看到的话，几乎就是一闪即灭。

即使地面气象观测站间距已部分实现公里级，也难以直接“捕捉”到龙卷风；天气雷达则受限于探测范围、分辨率和地球曲率及地形遮挡等而无法直接探测到龙卷风本身。现实中，一场龙卷风发生了，通常只能依靠龙卷风母体系统的发展去寻找一些信号。

苏州盛泽龙卷风灾后实拍

对于龙卷风，人类对其机理认识尚浅，这也制约了相关预报预警业务的建立。

通常情况下，冷空气到来前一周，人们就可以根据气象信息准备衣物；台风到来前几天，可以根据气象预报安排行程；就连预报预警时效要求很高的冰雹，即使预警迟到15分钟，由于很多产生大冰雹的对流系统生命史可达2至3个小时，剩下的时间里也可能依然有效。然而，对于时间尺度仅有几分钟到几十分钟的龙卷风，预警时效要求堪称苛刻。

另一方面，与每年龙卷风发生频次超过1200个的美国相比，我国的情况截然不同。我国龙卷风发生环境复杂，多发生在暴雨、雷雨大风或者台风等环境中，不同天气背景下龙卷风形成的环境条件存在诸多差异。我国幅员辽阔，不同区域的龙卷风发生环境条件也存在诸多差异。

我国龙卷风发生概率低的现实以及精细化观测的限制，使得分析研究龙卷风在我国的发生机理和活动规律缺少足够样本，相关科学认识还不够深入和全面。不过，随着中国气象事业的进步，我国目前已建立起“点网面体”和直接间接各种丰富的监测手段来应对强对流天气，这给了中国气象工作者冲击这道世界级难题打下了一定基础。

如何破解龙卷风预报预警？

目前，基于数值天气预报模式和综合资料研判，可对龙卷风形成的环境参数（低层垂直风切变、水汽条件、不稳定能量、风暴相对螺旋度等）进行预报，可提前预判龙卷风发生的可能性。在临近预报时，可通过快速循环中尺度数值天气预报模式对回波演变进行预报，对龙卷风生成的时间和区域进行预判，通过风云气象卫星和气象雷达并结合人工智能算法等进行加密监测，尝试开展预警。

具体来看，2000年之前，我国的龙卷风研究大多基于少数研究者对个例的分析；2000年左右，随着我国新一代天气雷达站网布设，龙卷风开始引起部分研究者的关注。

2019年7月3日17时45分左右，辽宁铁岭开原地区发生强龙卷风事件，附近风速达23米/秒（9级）

2009年，国家气象中心强天气预报中心组建，强对流业务逐渐得到加强。2013年，广东省佛山市气象局成立国内首个龙卷风研究中心。2017年，中国气象局组织龙卷风高发的江苏、浙江、安徽、湖北和广东等省气象部门，由国家气象中心牵头中国气象科学研究院等单位共同开展龙卷风监测预警业务试验。2021年，龙卷风强度等级国家标准发布实施，《龙卷风监测预报预警能力建设专项工作方案（2021-2025年）》发布……

在监测与预警方面，如果说大范围织密观测网成本过高，那么在龙卷风高发区，针对不同区域不同特点局地织密“小网”，则更具有可行性。例如，成都信息工程大学通过国家重点研发计划项目“龙卷风探测雷达研制及业务化应用研究”，探索“三重雷达网”协同探测技术，即龙卷风探测雷达网、协同观测网、综合观测业务网，其中在龙卷风雷达探测网的布设中针对龙卷风等小尺度天气过程进行观测，开展高时空分辨率相控阵天气雷达及反射面多波束天气雷达研制。龙卷风探测专项科学试验已在龙卷风多发地苏北、皖北开展。

相控阵天气雷达

在建设雷达硬件的同时，提升雷达应用水平也十分急迫。中国气象局气象探测中心（雷达气象中心）已在试点省市开展多波段雷达协同观测试验和算法中试，着力提升强对流雷达监测预警能力。

而在预报模式方面，近年来已有团队引入资料同化和集合预报思想开展更为精细的数值模拟，有研究者认为在当前条件下，通过理想模拟与实际模拟相结合的研究手段，开展针对我国龙卷风个例的数值模拟研究具有较大可行性。譬如，根据有利于龙卷风的环境条件场分析，尝试开展龙卷风潜势预报，就像在大平原上要捉一只兔子很难，但或许可以先锁定兔子洞，即使“狡兔三窟”，也可以在洞口下夹子等待。

现场灾害调查则是必要手段，能够为确定灾害的成因和强度，提供最重要和最直接的证据。譬如，2016年至2021年，佛山龙卷风研究中心参与了国内59次龙卷风等致灾雷暴大风的灾害调查，建立了一套详细的龙卷风灾害调查资料库。

（原标题：山东菏泽东明县出现龙卷风！关于龙卷风，一文讲清楚）

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