丁帥 肖楠舒 王翔宇

摘要 對(duì)江蘇地區(qū)的時(shí)空分布特征以及蘇北地區(qū)龍卷發(fā)生前的環(huán)流背景進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)大尺度環(huán)流背景進(jìn)行了分型，得出以下結(jié)論：（1）2009—2018年江蘇龍卷發(fā)生頻數(shù)呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，從2011年以后，龍卷在江蘇的出現(xiàn)次數(shù)逐漸減少，這樣的變化與大氣環(huán)流背景變化有關(guān)。（2）蘇北五市是龍卷出現(xiàn)最頻繁的區(qū)域，蘇北地區(qū)一共出現(xiàn)了48次龍卷風(fēng)暴，其中鹽城次數(shù)最多，高達(dá)16次。（3）總結(jié)出3種蘇北龍卷所對(duì)應(yīng)的主要天氣流型：冷渦槽后型、副高邊緣型和熱帶臺(tái)風(fēng)型。

關(guān)鍵詞 龍卷;時(shí)空分布;環(huán)流型

中圖分類號(hào)：P445.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）09–0056–03

龍卷（Tornado）又稱龍卷風(fēng)，通常是在極不穩(wěn)定的天氣條件下，由雷暴云中的空氣強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，從雷暴云底伸展出來并到達(dá)地面的、一種伴隨著高速旋轉(zhuǎn)的漏斗狀云柱的強(qiáng)風(fēng)渦旋。龍卷的尺度很小，典型龍卷的直徑約幾百米，其生命周期很短，一般在0.5 h以內(nèi)，渦旋中心氣壓很低，從而順勢(shì)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸引力。中心與外圍之間的氣壓梯度大約可達(dá)2 hPa/m，其中心風(fēng)力可達(dá)100～200 m/s以上[1]，它可以把大氣中強(qiáng)大的不穩(wěn)定能量集中在一個(gè)狹小的漏斗狀空間內(nèi)不斷釋放，從而產(chǎn)生巨大的破壞力，所到之處拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建筑物，甚至將人吸走，途徑水面時(shí)能夠吸水上升如柱（稱為水龍卷），雖然龍卷范圍不大，但可能造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[2]。

我國對(duì)龍卷風(fēng)的研究起步相對(duì)較晚，20世紀(jì)由于嚴(yán)重缺失觀測(cè)資料，多數(shù)龍卷過程都是依靠目擊者描述的資料，因此，對(duì)于龍卷風(fēng)的研究，我國學(xué)者早期都停留在對(duì)龍卷的天氣學(xué)特征、時(shí)空分布特征等方面的研究，如魏文秀等[3]統(tǒng)計(jì)研究了我國龍卷時(shí)空分布特征，得出中國東南部的平原地區(qū)是龍卷高發(fā)地等結(jié)論。黃先香等[4]對(duì)廣東佛山近10年發(fā)生的龍卷進(jìn)行了時(shí)空特征分析，并將龍卷發(fā)生的環(huán)流背景分為臺(tái)風(fēng)外圍型、鋒面暖區(qū)型、地面輻合線型和熱帶擾動(dòng)型4種類型。龍卷雖然是由中小尺度系統(tǒng)發(fā)展而成的，但是龍卷的發(fā)生仍然要依托特定的大尺度環(huán)流系統(tǒng)。強(qiáng)對(duì)流天氣過程產(chǎn)生的3個(gè)條件是：水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和動(dòng)力抬升條件。對(duì)龍卷風(fēng)暴環(huán)境條件的研究中，大尺度環(huán)流背景不容忽視。雖然關(guān)于蘇北地區(qū)龍卷過程的研究較多，但多以個(gè)例形式開展，針對(duì)蘇北龍卷風(fēng)暴過程發(fā)生的環(huán)流背景場(chǎng)的分析缺乏系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)。

1 資料與方法

主要采用的資料有：2009—2018年《中國氣象災(zāi)害年鑒》和江蘇省氣象局提供的統(tǒng)計(jì)資料。年鑒內(nèi)所統(tǒng)計(jì)的資料來自我國各級(jí)氣象部門的氣象觀測(cè)整編資料，災(zāi)情數(shù)據(jù)主要由民政部門會(huì)商核定，再配合地方上報(bào)的情況綜合得出[5];NCAR fnl再分析資料，獲取資料每天4個(gè)時(shí)次，水平分辨率為1°×1°，通過再分析資料可以對(duì)龍卷發(fā)生時(shí)的環(huán)境條件進(jìn)行分析。

主要采用的方法有：時(shí)空分布特征統(tǒng)計(jì)，將2009—2018年江蘇地區(qū)發(fā)生的龍卷進(jìn)行逐年統(tǒng)計(jì)分析，得出江蘇龍卷的年際變化規(guī)律，然后對(duì)這10年間逐月發(fā)生龍卷的頻數(shù)變化進(jìn)行規(guī)律總結(jié);使用ArcGIS軟件對(duì)江蘇地區(qū)龍卷落區(qū)進(jìn)行規(guī)律總結(jié)。由此完成對(duì)江蘇地區(qū)龍卷時(shí)空分布特征的分析和天氣環(huán)流分型，對(duì)2009—2018年蘇北地區(qū)34個(gè)龍卷發(fā)生時(shí)的大尺度天氣環(huán)流背景場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，總結(jié)出蘇北龍卷發(fā)生所依靠的環(huán)流背景頻發(fā)類型。

2 江蘇龍卷時(shí)空分布特征

2.1 龍卷的時(shí)間分布特征

作為短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣過程，龍卷在時(shí)間分布上具有一定規(guī)律，根據(jù)中國氣象災(zāi)害年鑒和江蘇氣象局的資料，統(tǒng)計(jì)出2009—2018年10年間江蘇龍卷發(fā)生個(gè)數(shù)共計(jì)80個(gè)（可能存在一定程度低估）。

從2009—2018年江蘇龍卷頻數(shù)逐年的變化序列圖可見，2009—2018年江蘇龍卷發(fā)生頻數(shù)呈現(xiàn)出先增加再減小，然后又小幅度上升的趨勢(shì)。江蘇龍卷的逐年變化趨勢(shì)為雙峰型，第一個(gè)峰值出現(xiàn)在2011年，也是2009—2018年間出現(xiàn)龍卷次數(shù)最多的年份，多達(dá)14次;第二個(gè)峰值出現(xiàn)在2016年，次數(shù)達(dá)8次;在2015年和2018年均為谷值，均發(fā)生5次龍卷。從整個(gè)變化趨勢(shì)來看，從2011年以后，龍卷在江蘇的出現(xiàn)次數(shù)逐漸減少，這樣的變化與大氣的環(huán)流背景變化有關(guān)。

從江蘇龍卷頻數(shù)分布的月變化圖（圖1）可以看出，江蘇龍卷發(fā)生次數(shù)的逐月變化規(guī)律基本呈現(xiàn)出單峰型特征，6、7、8月是江蘇龍卷的高發(fā)期;7月是龍卷發(fā)生的峰值，高達(dá)27次，約占全年的33%，8月份次之，發(fā)生了18次，約占全年的22%。由于氣溫回升，6月較5月的龍卷發(fā)生次數(shù)有一個(gè)躍升;9月龍卷出現(xiàn)頻次才顯著減少。

江蘇地區(qū)的龍卷風(fēng)主要發(fā)生在春夏季，由冬入春，氣溫的升高使得近地面暖濕氣流變得不穩(wěn)定，此時(shí)冷空氣勢(shì)力尚未完全消退，在相對(duì)偏冷的溫度環(huán)境下，低層暖濕氣流的擾動(dòng)使得對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)，為龍卷天氣的產(chǎn)生創(chuàng)造了良好的條件。到了夏季以后，暖濕氣流進(jìn)一步加強(qiáng)，大氣層結(jié)特征與春季相比發(fā)生了變化，江蘇地區(qū)的熱力條件愈加有利于龍卷天氣的產(chǎn)生，在相對(duì)暖濕的環(huán)流背景下，遇到中高層的干冷空氣則會(huì)使得大氣層結(jié)出現(xiàn)不穩(wěn)定，進(jìn)而易于產(chǎn)生龍卷風(fēng)。

2.2 龍卷的空間分布特征

從2009—2018年江蘇龍卷落區(qū)頻次分布圖（圖2）可以看出，蘇北五市是龍卷出現(xiàn)最頻繁的區(qū)域，蘇北地區(qū)一共出現(xiàn)48次龍卷風(fēng)暴，其中鹽城次數(shù)最多，高達(dá)16次，其次是徐州，出現(xiàn)13次;蘇中地區(qū)（揚(yáng)州、泰州、南通）一共出現(xiàn)23次龍卷，雖然不及蘇北地區(qū)產(chǎn)生的龍卷頻次多，但是揚(yáng)州一共出現(xiàn)了12次龍卷，單個(gè)區(qū)域出現(xiàn)龍卷的頻次同樣很高，其中，揚(yáng)州高郵市被稱為“中國龍卷風(fēng)之鄉(xiāng)”，是龍卷風(fēng)經(jīng)常光顧的地區(qū);蘇南地區(qū)出現(xiàn)龍卷風(fēng)的次數(shù)較低。造成這種情況的原因是蘇北地區(qū)地勢(shì)比較低洼平坦，相對(duì)于地勢(shì)不平的地區(qū)，蘇北平原對(duì)氣流產(chǎn)生的摩擦力更小，從而使得蘇北地區(qū)容易形成龍卷風(fēng)。此外，蘇北地區(qū)水網(wǎng)密集，臨河臨海，再加上處于亞熱帶和暖溫帶氣候的過渡地帶，容易積聚不穩(wěn)定能量，這為龍卷的產(chǎn)生提供了良好的熱力和動(dòng)力條件。

3 蘇北地區(qū)龍卷風(fēng)暴環(huán)流分型

利用分辨率1°×1°NCAR fnl再分析資料對(duì)2009—2018年發(fā)生的龍卷過程的環(huán)流背景場(chǎng)進(jìn)行環(huán)流分型，主要以500 hPa上的影響系統(tǒng)為基礎(chǔ)，再結(jié)合700 hPa、850 hPa的環(huán)流特征，總結(jié)出下面3種蘇北龍卷對(duì)應(yīng)的主要天氣流型：冷渦槽后型、副高邊緣型和熱帶臺(tái)風(fēng)型。

3.1 冷渦槽后型

冷渦槽后型是蘇北地區(qū)龍卷風(fēng)較為典型的天氣環(huán)流場(chǎng)，同樣也是江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣比較常見的環(huán)流背景之一。此種天氣環(huán)流形勢(shì)多出現(xiàn)于4—6月上旬左右，天氣在逐漸回暖的過程中，環(huán)流場(chǎng)主要被東北冷渦所籠罩，冷渦在移動(dòng)時(shí)，若存在冷空氣向南下沉發(fā)展，再配合環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的擾動(dòng)使得處于西北風(fēng)場(chǎng)的蘇北地區(qū)上空偏北氣流加強(qiáng)，促使冷空氣順利輸送，有利于蘇北地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣過程。

圖3為此種環(huán)流型500 hPa高度場(chǎng)，從圖3中可以看出兩槽一脊型的大尺度環(huán)流背景，西伯利亞冷空氣南下移入蒙古地區(qū)，再進(jìn)入我國東北地區(qū)停滯徘徊形成東北冷渦，冷渦后部有冷中心相配合，使得氣旋性環(huán)流在垂直空間內(nèi)充斥整個(gè)對(duì)流層。500 hPa槽后偏冷氣流南下，由此形成了一股穿越蘇北的西北急流（或較強(qiáng)的西北氣流），從而增強(qiáng)了不穩(wěn)定層結(jié)和垂直風(fēng)切變強(qiáng)度，創(chuàng)造了良好的強(qiáng)對(duì)流條件。水汽條件良好的情況下配合地面中尺度觸發(fā)機(jī)制，強(qiáng)對(duì)流天氣便自然產(chǎn)生。

3.2 副高邊緣型

副高邊緣型主要是由西風(fēng)槽東移導(dǎo)致的，入梅期之后暖濕氣流向北推進(jìn)，副高脊線處于21°N以北，蘇北地區(qū)處于583～588 dagpm附近，在副高移動(dòng)過程中，強(qiáng)對(duì)流天氣過程出現(xiàn)。

蘇北地區(qū)龍卷天氣出現(xiàn)最頻繁的天氣環(huán)流背景就是副高邊緣型，此種環(huán)流型常在6月中旬—7月上旬梅雨季出現(xiàn)。從環(huán)流背景場(chǎng)（圖4）可以看出，伴隨副熱帶高壓（下稱副高）增強(qiáng)，暖濕氣流北上。500 hPa上120°E副高脊線處在21°N以北，副高588 dagpm西界向大陸伸展，此時(shí)蘇北地區(qū)處在副熱帶高壓附近。西風(fēng)槽向東移動(dòng)，配合700 hPa與850 hPa存在的槽或者切變線，蘇北地區(qū)位于槽前或切變線南側(cè)西南氣流之中，使其水汽條件相當(dāng)好。

3.3 熱帶臺(tái)風(fēng)型

熱帶臺(tái)風(fēng)型的環(huán)流天氣配置較為多樣化，蘇北地區(qū)的龍卷天氣過程與臺(tái)風(fēng)低壓、臺(tái)風(fēng)倒槽等熱帶臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)相聯(lián)系，因此將其總結(jié)為熱帶臺(tái)風(fēng)型。此種背景下的水汽條件異常充沛，多屬于暖云降水，抬升凝結(jié)高度很低，此種類型的龍卷多伴隨短時(shí)強(qiáng)降水。

從圖5中的500 hpa高度場(chǎng)上可以看到，陸上臺(tái)風(fēng)低壓可以直接影響蘇北地區(qū)，還有可能低壓倒槽伸至蘇北地帶.原來控制蘇北地區(qū)上空的副高位置減弱東退，而后位置偏東至洋面上，與大陸高壓相對(duì)峙，中高緯伴隨西風(fēng)槽向東移。臺(tái)風(fēng)低壓與副熱帶高壓之間維持強(qiáng)勢(shì)的偏南氣流，水汽輸送通道完整，當(dāng)北上暖濕氣流與高層滲透下沉的冷空氣相遇便會(huì)為龍卷的產(chǎn)生提供良好的對(duì)流條件。與500 hPa相對(duì)應(yīng)，對(duì)流層低層700 hPa、850 hPa同樣存在減弱的低壓環(huán)流。

4 結(jié)論

本文對(duì)江蘇地區(qū)的時(shí)空分布特征以及蘇北地區(qū)龍卷發(fā)生前的環(huán)流背景進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)大尺度環(huán)流背景進(jìn)行總結(jié)分型得到如下結(jié)論。

（1）2009—2018年江蘇發(fā)生龍卷共計(jì)80個(gè)，發(fā)生頻數(shù)呈現(xiàn)出先增加再減小，然后又小幅度上升的趨勢(shì)。從整體變化趨勢(shì)來看，2011年以后，龍卷在江蘇的出現(xiàn)次數(shù)有所減少，這樣的變化與大氣的環(huán)流背景變化有關(guān)。蘇北五市是龍卷出現(xiàn)最頻繁的區(qū)域，蘇北地區(qū)一共出現(xiàn)48次龍卷風(fēng)暴，其中鹽城次數(shù)最多，高達(dá)16次，其次是徐州，出現(xiàn)13次。

（2）總結(jié)出3種蘇北龍卷發(fā)生對(duì)應(yīng)的主要天氣流型：冷渦槽后型、副高邊緣型和熱帶臺(tái)風(fēng)型。冷渦槽后型多出現(xiàn)于4—6月上旬左右;副高邊緣型是蘇北地區(qū)龍卷天氣出現(xiàn)的最頻繁的天氣環(huán)流背景，此種環(huán)流型常在6月中旬—7月上旬梅雨季出現(xiàn)，副高邊緣型主要由西風(fēng)槽東移所導(dǎo)致的;熱帶臺(tái)風(fēng)型的環(huán)流天氣配置多變，蘇北地區(qū)的龍卷天氣過程與臺(tái)風(fēng)低壓、臺(tái)風(fēng)倒槽等熱帶臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)，故將其歸類為熱帶臺(tái)風(fēng)型。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛