解析2023年8月13號江蘇強龍卷風(fēng)天氣過程
2023年8月13日午后,蘇北出現(xiàn)強對流天氣過來,其中下午4時左右,江蘇大豐出現(xiàn)龍卷風(fēng)天氣,根據(jù)實況和現(xiàn)場破壞顯示:部分以磚木結(jié)構(gòu)為主的房屋大面積倒塌。一些樹木和電桿被龍卷風(fēng)扭斷,一輛幾百千克的電瓶汽車被扔出幾十米外,結(jié)合災(zāi)情特征判斷龍卷風(fēng)強度達(dá)到EF2左右。29日16:13分,江蘇鹽城出現(xiàn)29m/s陣風(fēng),龍卷強度達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)定義的強龍卷風(fēng)(EF2)閾值。
本次強龍卷風(fēng)過程與以往同季節(jié)的強龍卷風(fēng)過程相比具有一定不同之處,其不同之處主要體現(xiàn)在其發(fā)生環(huán)境與其母風(fēng)暴觸發(fā)機制及移動特征上,研究表明:江淮地區(qū)F2/EF2級或以上的強龍卷風(fēng)發(fā)生前通常伴有顯著的0-1km垂直風(fēng)切變或低空急流,同時具有較低的lcl(抬升凝結(jié)高度)。F2/ EF2強度或以上的強龍卷風(fēng)通常發(fā)生在梅雨鋒、高空槽前或者臺風(fēng)等具有較強抬升的天氣尺度背景下。而本次強對流天氣過程盡管位于850–500hpa槽前,具有天氣尺度的抬升運動,但整層鋒區(qū)在移動過程中相對減弱且整層并未伴有顯著的急流活動。而本次強對流天氣過程中,產(chǎn)生強龍卷風(fēng)的超級單體風(fēng)暴生成后移動方向呈自東北向西南走向。與北半球超級單體風(fēng)暴形成后經(jīng)典的沿著引導(dǎo)層風(fēng)偏向右側(cè)移動的特點大相徑庭,針對本次強龍卷天氣過程,筆者嘗試以自己的理解做出分析
2023年8月13日,東亞中高緯度地區(qū)500hpa層面上大致呈兩槽一脊型分布,我國東北–俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)為一切斷低渦,而我國西南地區(qū)存在一個閉合高壓單體,東側(cè)副熱帶高壓位于我國東南沿海附近,13日08時,850-700–500hpa短波槽移動到華東地區(qū),其中700-500hpa短波槽滯后于850hpa短波槽表明高空鋒區(qū)向后傾斜。13日20時850–700-500hpa短波槽位于安徽東部–江蘇西北部。表明強龍卷風(fēng)發(fā)生地盛行天氣尺度的上升運動,500hpa安徽北部存在一個–4℃的冷中心,而850hpa江淮大多數(shù)地區(qū)溫度在20℃上下。但850–700-500hpa層面上并沒有顯著急流活動。 與此同時結(jié)合地面天氣圖和云圖來看,08時地面冷鋒自山東半島逐漸南下,結(jié)合FY4A云圖和地面露點溫度判斷14時左右地面鋒位于江蘇北部。同時結(jié)合地面鋒兩側(cè)溫度、鋒面移動速度和高空槽區(qū)特征判斷其在南下過程中逐漸鋒消。盡管地面冷鋒在南下過程中鋒消,但二者之間形成的溫度露點差一定程度上起到了干線作用,而鋒面的上升環(huán)流的存在起到的抬升運動也導(dǎo)致江蘇北部地區(qū)午后強對流單體的發(fā)展。
13日午后開始,蘇北地區(qū)開始逐漸有強對流單體沿著鋒面此消彼長,2023年8月13日08時射陽站探空顯示Mlcape達(dá)到2300j/kg,而自最不穩(wěn)定層抬升的cape達(dá)到3000j/kg以上,露壓曲線呈明顯的上干下濕喇叭口型結(jié)構(gòu),有利于雷暴大風(fēng)的發(fā)生。而整層垂直風(fēng)速切變和風(fēng)向切變較弱。部分強單體以脈沖形式發(fā)展,最大反射率因子達(dá)到50dbz以上。FY4 A顯示:13日13時左右開始,江蘇沿海東部海陸鋒逐漸上岸,海陸鋒途徑區(qū)域溫度有一定降低且近地面濕度增加,一定程度上改善了低層環(huán)境,沿著海陸鋒和陣風(fēng)鋒的交點有對流單體形成。15:00位于江蘇中北部的對流單體衰亡后其陣風(fēng)鋒向外擴散,當(dāng)其東側(cè)移動至海風(fēng)鋒和地面冷鋒交界處后,大豐境內(nèi)有新生單體快速發(fā)展,在較大的cape和強的抬升運動下該單體迅速發(fā)展。不多時其最大反射率因子大于60dbz并發(fā)展出反射率因子高梯度區(qū)、勾狀回波和弱回波區(qū)特征,表明該強單體逐漸向超級單體風(fēng)暴轉(zhuǎn)變。超級單體風(fēng)暴形成后向西南方向移動,路徑移動方式以類似于傳播模式,15:55鹽城雷達(dá)站觀測到其低層中氣旋和ETVS(高架TVS)特征。低層中氣旋旋轉(zhuǎn)速度達(dá)16.5m/s,達(dá)到中等強度中氣旋閾值并于16:00左右在江蘇大豐產(chǎn)生強龍卷風(fēng)
up主已經(jīng)在文章的開頭提到了產(chǎn)生本次強龍卷的超級單體風(fēng)暴的不同之處,而本次強龍卷風(fēng)母風(fēng)暴的移動方向,發(fā)生環(huán)境與觸發(fā)機制和美國德克薩斯州一些超級單體風(fēng)暴接近,而這些超級單體風(fēng)暴中有部分憑借更加極端的環(huán)境造成了龍卷爆發(fā)甚至產(chǎn)生了諸如1997 jarrell F5 tornado和1999 loyal valley F4 tornado這樣的史上最強大之一的龍卷風(fēng)。那么這次強龍卷有什么相似之處呢?答案就在下面; ⒉單體的反饋作用:隨著江蘇中部低層陣風(fēng)鋒的向外移動,低層邊界層風(fēng)速加大,當(dāng)陣風(fēng)鋒與溫度鋒區(qū)結(jié)合時溫度鋒區(qū)風(fēng)速加大并導(dǎo)致低層垂直風(fēng)切變加大,同時加大了SRH,單體沿著溫度鋒區(qū)移動有較強的相對風(fēng)暴入流和渦度輸送,此外射陽站13日08時–20時探空顯示的上干下濕的層結(jié)特征和WBZ/DBZ高度支持短時強降水的形成,而海陸鋒向內(nèi)陸推進(jìn)導(dǎo)致的低層增濕特征進(jìn)一步增大了低層濕度,降低了lcl(抬升凝結(jié)高度),同時或加大了風(fēng)暴附近的cape大小。
⒈拉鏈效應(yīng):13日午后江蘇的地面冷鋒逐漸鋒消,而上文已提到該冷鋒在鋒消過程中替代了干線的作用。13時左右海陸鋒逐漸上岸,二者相交的區(qū)域逐漸形成了水汽/溫度分布差異較大的梯度大值區(qū),15時左右江蘇中部的單體逐漸衰亡,其圓弧形出流邊界開始向外傳播,其東側(cè)與海陸鋒–地面冷鋒相交形成三重點,由于海陸鋒上岸導(dǎo)致的水汽輸送明顯改善了低層濕度和降低了抬升凝結(jié)高度lcl。進(jìn)一步改善了局地環(huán)境,新生單體地處邊界交界區(qū)的西南–東南–西北風(fēng)交界處,交界處的強輻合導(dǎo)致新生單體迅速發(fā)展。隨著地面陣風(fēng)鋒和西進(jìn)內(nèi)陸的海陸鋒結(jié)合兩個邊界逐漸合并,在引導(dǎo)層風(fēng)速相對較弱的背景下單體沿著輻合線向西南方移動。單體的垂直運動和冷池出流沿著輻合線附近的急流導(dǎo)致的拉伸導(dǎo)致溫度鋒區(qū)上的水平渦度的拉伸為垂直渦度并加速形成中氣旋形成超級單體。超級單體沿著溫度梯度邊界移動。持續(xù)的渦度輸送和中層中氣旋的渦度的下傳導(dǎo)致低層中氣旋形成繼而形成龍卷。