趙海軍

(臨沂市氣象局，山東 臨沂276004)

1 引 言

龍卷是從積狀云下垂伸展至地面的強烈旋轉(zhuǎn)空氣柱，通常（并不總是）可觀察到漏斗狀云和（或）地面旋轉(zhuǎn)的碎片或沙塵[1]，由于龍卷的尺度小、生命史短，觀測到龍卷中最強風(fēng)速及風(fēng)場分布的可能性極低。1973年美國國家強風(fēng)暴實驗室（NSSL）觀測到龍卷時，發(fā)現(xiàn)了與之相關(guān)的雷達探測特征，定義為龍卷渦旋特征（Tornado Vortex Signature，簡稱TVS）。由于雷達探測的局限性，很難直接用雷達觀測來估計地面風(fēng)速并得到龍卷的強度，全面評估龍卷致災(zāi)性，需要綜合考慮風(fēng)力等級、持續(xù)時間和災(zāi)害分布等多種因素。龍卷事件的系統(tǒng)準確描述能有效提升預(yù)報預(yù)警技巧，實地災(zāi)害調(diào)查是評估強風(fēng)事件的主要手段。

1971年Fujita提出了Fujita等級標準（Fujita Scale，簡稱F級）來評估龍卷風(fēng)速，美國國家氣象局（NWS）很快采用了F級來評估龍卷事件，2007年開始NWS全面啟用EF等級標準（Enhanced Fujita Scale，簡稱EF級）來評估龍卷等強風(fēng)事件[2-4]。我國目前實行2021年5月21日發(fā)布的《龍卷風(fēng)強度等級》(GB/T 40243-2021)標準，結(jié)合我國龍卷災(zāi)害特點將龍卷強度分為四個等級，與EF等級存在以下對應(yīng)關(guān)系：弱對應(yīng)EF0及其以下；中對應(yīng)EF1；強對應(yīng)EF2、EF3；超強對應(yīng)EF4、EF5[5]。

近年來隨著新媒體快速發(fā)展，更多的龍卷和強風(fēng)事件被記錄，引發(fā)公眾關(guān)注，相關(guān)研究隨之增多。Meng等[6-7]通過實地調(diào)查，對北京2012年7月21日特大暴雨過程中的龍卷和2015年6月1日“東方之星”客輪翻沉事件進行了風(fēng)速等級評估；鄭永光等[8]基于實地調(diào)查對2016年6月23日江蘇鹽城阜寧龍卷事件進行了多尺度風(fēng)場特征分析和風(fēng)速等級評估；朱文劍等[9]對1522號臺風(fēng)“彩虹”外圍螺旋雨帶中發(fā)生在廣州和佛山的兩次龍卷天氣進行了現(xiàn)場災(zāi)情調(diào)查和雷達觀測資料綜合分析；Bai等[10-11]對1522號臺風(fēng)“彩虹”外圍螺旋雨帶造成佛山龍卷的過程進行了現(xiàn)場調(diào)查；刁秀廣等[12]對比分析了臺風(fēng)“摩羯”與“溫比亞”環(huán)流中龍卷小尺度渦旋特征及可預(yù)警性，趙海軍等[13]將“溫比亞”在黃淮流域誘發(fā)龍卷的背景與珠江三角洲地區(qū)臺風(fēng)龍卷發(fā)生背景進行了對比，其中包含本次龍卷過程。

此外，國內(nèi)有許多基于多種觀測資料分析龍卷發(fā)生環(huán)境和雷達特征的研究成果，指出強的低層垂直風(fēng)切變、低的抬升凝結(jié)高度有利于強龍卷的產(chǎn)生，龍卷的臨近預(yù)警主要基于雷達探測到中氣旋或TVS[14-22]；范雯杰等[23]對1961—2010年50年間中國強龍卷災(zāi)害特征進行了統(tǒng)計分析，指出龍卷路徑的長度在統(tǒng)計意義上與強度成正比，但對于單獨的龍卷而言，并不盡然；俞小鼎等[24]對2002—2016年間共214個龍卷時空分布情況和關(guān)鍵參數(shù)特征進行了分析，此外還有一些針對龍卷區(qū)域特征方面的研究[25-31]?？傮w來看，近年來對龍卷發(fā)生環(huán)境和雷達特征的研究工作開展較多，也有部分龍卷災(zāi)害調(diào)查方面的研究，大多針對具有目擊者或有效視頻或圖片記錄的龍卷事件。

在實際工作中，存在許多缺少目擊者或有效視頻記錄的強風(fēng)過程，如造成嚴重災(zāi)害引起高度關(guān)注，則可能開展相關(guān)調(diào)查和研究，因此也有一定比例的中小尺度災(zāi)害性強風(fēng)過程缺少有效調(diào)查或評定而導(dǎo)致相關(guān)記錄缺失，從而可能影響對類似事件的分析和研究。如2018年8月19日夜間發(fā)生在山東省臨沂市河?xùn)|區(qū)湯頭鎮(zhèn)賈官莊村的強風(fēng)事件，由于事發(fā)鄉(xiāng)下雨夜，影響范圍主要為田地，居民住戶很少，造成3人重傷，倘若龍卷路徑偏西500 m，將影響到人口居住密集的村莊，災(zāi)害嚴重程度將難以想象。臨沂市氣象局通過雷達監(jiān)測判斷湯頭附近可能發(fā)生龍卷，20日上午立即組織人員進行了實地調(diào)查，但現(xiàn)場已經(jīng)開展救災(zāi)和自救工作，到20日下午，許多標識物已經(jīng)被清理，沒有來得及開展有效的無人機勘測。

本文旨在通過實地調(diào)查，綜合考慮建筑物結(jié)構(gòu)、植被、風(fēng)向風(fēng)速變化、飛射物襲擊和致災(zāi)過程的復(fù)雜性，結(jié)合多普勒雷達觀測資料，在缺少漏斗云目擊者和視頻證明的情況下，確認這是一次龍卷事件，綜合評估湯頭龍卷等級，分析2018年8月19日湯頭龍卷發(fā)生發(fā)展的環(huán)境和雷達特征，為盡可能準確評估和分析類似事件提供參考。

2 實地調(diào)查及評估

湯頭龍卷發(fā)生在農(nóng)村，夜間沒有路燈和視頻監(jiān)控，缺乏漏斗云的目擊者和視頻記錄。調(diào)查人員通過實地拍攝，與其他機構(gòu)相關(guān)人員聯(lián)合開展災(zāi)害調(diào)查，詳細記錄災(zāi)害路徑及周邊受災(zāi)細節(jié)，系統(tǒng)分析風(fēng)向、風(fēng)速及可能的影響，以盡可能客觀評估龍卷強度和災(zāi)害分布。由于標識物及受災(zāi)程度差異和致災(zāi)過程的復(fù)雜性，強度評估必然存在一定的主觀性。

2.1 災(zāi)害調(diào)查概述

龍卷襲擊了賈官莊村東南部，受災(zāi)房屋多為磚木結(jié)構(gòu)，少部分為水泥磚砌結(jié)構(gòu)，受災(zāi)樹木多為楊樹，農(nóng)作物為玉米，電桿為鋼筋混凝土材質(zhì)。造成地面災(zāi)害影響范圍大致是118.560 3°E，35.287 8°N～118.561 4°E，35.298 6°N，長度約1.2 km，最寬處120 m，最窄處50 m，移動路徑由紅色實線標出，前期移向北略偏東，后期幾乎沿正北方向移動。

沿災(zāi)害路徑，調(diào)查區(qū)域分為6處，S1處為龍卷初始接地位置所在區(qū)域，S6處為龍卷影響結(jié)束區(qū)域，S2～S5處為龍卷路徑中受災(zāi)明顯區(qū)域。黑色箭頭為根據(jù)農(nóng)作物和樹木倒伏方向推斷的大致風(fēng)向，藍、紫、棕和黑色虛線分別為評估的EF0、EF1、EF2和EF3等級范圍。地面調(diào)查顯示，風(fēng)場是向內(nèi)或輻合的，部分地區(qū)有明顯旋轉(zhuǎn)特征（圖1）。

圖1 2018年8月19日湯頭龍卷災(zāi)害調(diào)查評估綜合圖 紅色實線為龍卷路徑，藍色標記為起點和終點，黑色框為調(diào)查區(qū)域（S1～S6），黑色箭頭是實地調(diào)查中DI倒伏方向，藍、紫、棕、黑色虛線分別為EF0、EF1、EF2、EF3區(qū)域。地圖比例見左下角，圓圈內(nèi)箭頭方向為正北（下同）。

2.2 龍卷強度評估

龍卷接地起點附近S1區(qū)域，玉米成片倒伏，果實與葉片完整，幾乎沒有被剝落的痕跡，倒伏方向呈明顯輻合狀，具有氣旋式旋轉(zhuǎn)特征，該區(qū)域長約120 m（圖2a），評估等級為弱，對應(yīng)EF0，再往北被剝落的痕跡增多。

起點區(qū)域北側(cè)150～300 m的S2區(qū)域，玉米呈輻合狀倒伏，略有氣旋式旋轉(zhuǎn)，玉米棒和葉被剝落的情況越往北越嚴重（圖2b），中等強度，對應(yīng)EF1級。

終點附近S6區(qū)域，路徑兩側(cè)一些較高樹木的高處樹枝被折斷或彎曲，但矮小樹木受災(zāi)較輕，農(nóng)房屋頂幾乎完好（圖2c），等級為弱，對應(yīng)EF0級。

S3區(qū)域位于龍卷路徑的起點附近及北側(cè)，其東西向道路南側(cè)的農(nóng)房正面玻璃并未損毀（圖2d），但是該農(nóng)房背面屋頂瓦片被掀飛半數(shù)以上（圖2e），應(yīng)評估為中等強度，EF1級。道路北側(cè)的農(nóng)房屋頂被徹底掀飛，但墻壁完好（圖2f），據(jù)房屋主人描述，玻璃突然破碎，隨一聲巨響屋頂被掀飛，由此推斷北側(cè)農(nóng)房可能遭受了完全不同的破壞過程：即龍卷影響南側(cè)房屋后，氣流攜帶具有較大破壞力的飛射物（瓦片），輕易擊碎了北側(cè)農(nóng)房的門窗或玻璃。根據(jù)伯努利效應(yīng)，當流體速度加快時，物體與流體接觸界面上的壓力會減小，反之壓力會增大。一旦強風(fēng)進入建筑，氣流在接近墻壁和屋頂時被迫減速，導(dǎo)致內(nèi)部加壓，屋頂承受的向上抬升力和內(nèi)墻承受的向外壓力增大，導(dǎo)致屋頂和內(nèi)墻損毀。玻璃破碎后強風(fēng)進入建筑物，會利用建筑物弱點引發(fā)損壞，實際風(fēng)可能比最大災(zāi)害程度所指示的風(fēng)速低。龍卷氣流攜帶飛射物擊碎玻璃而導(dǎo)致房屋內(nèi)部升壓，造成屋頂結(jié)構(gòu)大部分被破壞，屋頂被掀飛，應(yīng)評估為強龍卷，對應(yīng)EF2級。

S4區(qū)域受災(zāi)最嚴重，且受災(zāi)過程最為復(fù)雜。南北向道路左側(cè)的農(nóng)房屋頂被徹底掀飛，木梁結(jié)構(gòu)和墻壁完好（圖2g），與S3區(qū)域受災(zāi)過程相似，評估為強龍卷，對應(yīng)EF2級。道路右側(cè)農(nóng)房完全倒塌，沒有墻壁留存，屋內(nèi)三人重傷。農(nóng)房北側(cè)約50 m范圍內(nèi)的玉米棒和葉幾乎全部被剝離，許多秸稈開裂（圖2h）。一輛汽車嚴重受損，除前擋風(fēng)玻璃外，其它玻璃全部粉碎，汽車頂部和尾部遭受強烈撞擊而變形，車身遍布劃痕（圖2i）。據(jù)村民描述的車輛原停放位置（南北向道路左側(cè)）和災(zāi)后位置，車輛位移至少30 m，存在被風(fēng)卷起撞擊到墻壁或地面的可能性。該區(qū)域有多根電桿被折斷，電桿長度12 m，稍端直徑190 mm，內(nèi)含24根直徑6 mm的鋼筋（圖2l）。考慮區(qū)域受災(zāi)情況應(yīng)評估為強龍卷，對應(yīng)EF3級。

S5區(qū)域中，左側(cè)變電房二層的鐵門變形扭曲，鐵皮材質(zhì)的屋頂被掀飛（圖2j），可能與遭受飛射物襲擊變形有關(guān)，考慮破壞過程，評估為EF2級。有多棵大樹倒伏或折斷，其中一棵直徑約34 cm的楊樹被折斷倒向西到西北（圖2k），評估為中等強度，對應(yīng)EF1級。

圖2 2018年8月19日湯頭龍卷詳細調(diào)查 所選區(qū)域或標識物在文中描述，黃色箭頭為依據(jù)調(diào)查情況判斷的風(fēng)向。

范雯杰等[23]對1961—2010年間發(fā)生在中國并有記錄的165次EF2或以上級強龍卷統(tǒng)計分析，僅有33次有詳細路徑信息，其中路徑最短的EF3級強龍卷發(fā)生在1969年4月8日江蘇漣水，長度為2 km，寬度為0.1 km。

本次過程具有路徑短、生命史短的特點，龍卷路徑大多在野外，但其對途中僅有的幾幢農(nóng)房造成了嚴重的破壞，其中一間完全損毀。綜合考慮建筑物結(jié)構(gòu)、植被、風(fēng)向風(fēng)速變化、飛射物襲擊和致災(zāi)過程的復(fù)雜性，本次龍卷強度評估為強龍卷，對應(yīng)EF3級。

2.3 發(fā)生時間推斷及其它

據(jù)圖2f房主描述，龍卷發(fā)生在新聞聯(lián)播后中央氣象臺天氣預(yù)報剛好結(jié)束時（19:36），終止時間依據(jù)龍卷路徑終點向南約80 m的受災(zāi)房屋戶主描述：停電后聽到房子一聲巨響（電桿砸在房頂上），他用手機第一時間報警，記錄的報警時間為19:40，根據(jù)上述信息及房屋在路徑中的位置，結(jié)合雷達顯示的中氣旋和TVS等信息，推斷龍卷發(fā)生在19:35—19:40。

湯頭龍卷發(fā)生在相對開闊的野外，穿過區(qū)域多為農(nóng)田，從圖1可見，若龍卷路徑再偏西500 m左右，將穿過大量民房，可能帶來嚴重傷亡。

本文采用EF級對龍卷過程進行評級，與通過實地調(diào)查對2012年北京7.21極端暴雨事件中的通州龍卷以及2015年6月1日“東方之星”客輪翻沉事件進行的風(fēng)速等級評估的方法相似[6-8]。另外受多種因素所限，未開展航拍，通過調(diào)查小組在地面多次往返勘測，在沒有目擊者和視頻證明的條件下，判定了強風(fēng)事件成因，在充分考慮標識物、下墊面、致災(zāi)過程等情況下開展了強度評估并繪制了災(zāi)情圖。

3 天氣形勢及環(huán)境場分析

3.1 天氣形勢分析

2018年8月19日08:00，西太平洋副熱帶高壓（簡稱“副高”）脊線維持在34°N附近，西伸至120°E附近，西風(fēng)槽位于內(nèi)蒙中部，“溫比亞”沿副熱帶高壓邊緣西南氣流緩慢北上并逐漸轉(zhuǎn)向，中心位于河南周口境內(nèi)（熱帶風(fēng)暴級）。利用ERA5再分析資料進一步分析龍卷發(fā)生的環(huán)境場，19:00，500 hPa上副熱帶高壓脊線位于33°N附近，西風(fēng)槽東移至華北中部（圖3a），引導(dǎo)中緯度冷空氣與臺風(fēng)環(huán)流相接，地面圖上“溫比亞”中心位于山東菏澤境內(nèi)，龍卷發(fā)生地（圖中標注“T”的位置，下同）處于臺風(fēng)東北象限，受東南氣流影響，風(fēng)速輻合明顯（圖3b）。

圖3 2018年8月19日19時500 hPa高度場（等值線，單位：dagpm）及風(fēng)場（風(fēng)矢，單位：m/s）（a），海平面氣壓場（等值線，單位：hPa）及風(fēng)場（風(fēng)矢，單位：m/s）（b）

8月19日08:00，徐州站和青島站探空觀測的抬升凝結(jié)高度分別為170 m和332 m，20:00徐州站和青島站探空觀測的抬升凝結(jié)高度分別為170 m和456 m，基于再分析資料計算顯示，19:00，臺風(fēng)中心北側(cè)抬升凝結(jié)高度較低，龍卷發(fā)生地附近抬升凝結(jié)高度低于250 m（圖略），低于美國南部龍卷走廊產(chǎn)生強龍卷的平均抬升凝結(jié)高度[11]。

3.2 環(huán)境場分析

19:00，低層和深層垂直風(fēng)切變的大值區(qū)主要分布在臺風(fēng)環(huán)流的東北象限，其中山東境內(nèi)1 000~925 hPa垂直風(fēng)切變大于10×10-3s-1，臨沂地區(qū)達18×10-3s-1以上（圖4a），強的低層垂直風(fēng)切變和風(fēng)切變隨高度順轉(zhuǎn)加強了風(fēng)暴的旋轉(zhuǎn)潛勢[32-33]。

取風(fēng)暴承載層為850~400 hPa，風(fēng)暴移速為承載層平均風(fēng)速的75%，移向向右偏轉(zhuǎn)40°，結(jié)果顯示臨沂0~3 km的相對風(fēng)暴螺旋度達350 m2/s2以上（圖4b），與Davies-Jones等[34]給出的指標建議相符。

臨沂周邊對流有效位能約為400 J/kg（圖4c），與其他強風(fēng)類對流過程相比明顯偏低，為一次低對流有效位能、高相對風(fēng)暴螺旋度環(huán)境下產(chǎn)生的龍卷風(fēng)暴過程[35]，龍卷發(fā)生于對流有效位能快速下降和相對風(fēng)暴螺旋度維持在較高數(shù)值的階段。

19日17:00，能量螺旋度指數(shù)大值區(qū)與臺風(fēng)中心右側(cè)的線狀狹長螺旋雨帶對應(yīng)較好，之后在徐州新沂數(shù)值達1.6以上，而龍卷發(fā)生地附近數(shù)值達1.0以上。之后線狀對流多單體風(fēng)暴后側(cè)不斷新生風(fēng)暴，新生單體從徐州新沂附近向北移動，19:00進入臨沂郯城后加強為超級單體，穿過河?xùn)|區(qū)時引發(fā)了一次EF3級龍卷事件（圖4d）。

圖4 2018年8月19日 a.19:00 1 000~925 hPa垂直風(fēng)切變；b.0~3 km風(fēng)暴相對螺旋度；c.對流有效位能；d.能量螺旋度指數(shù)。

以上分析表明，受臺風(fēng)右側(cè)南風(fēng)急流影響，臨沂地區(qū)水汽充足，龍卷發(fā)生在低抬升凝結(jié)高度（≤300 m）、強低層垂直風(fēng)切變（≥18×10-3s-1）、強相對風(fēng)暴螺旋度（≥350 m2/s2）和較低對流有效位能（≤400 J/kg）的有利環(huán)境條件下[35]。

4 多普勒天氣雷達觀測資料分析

龍卷發(fā)生在臨沂雷達站東北方位約15 km處，雷達近距離監(jiān)測到如鉤狀回波、低層強中氣旋和TVS等超級單體龍卷風(fēng)暴特征，同時受雷達體積掃描局限，無法探測近距離風(fēng)暴的中上部，因此在分析中參考了連云港雷達數(shù)據(jù)。圖5的產(chǎn)品中，反射率因子和平均徑向速度產(chǎn)品的徑向分辨率分別為1 km和0.25 km。

4.1 超級單體回波特征

由圖5a可見，19:05，山東中南部有兩條南北向線性多單體風(fēng)暴北移，具有后向傳播特征，北上造成湯頭龍卷的超級單體風(fēng)暴位于雷達東南偏南方位約15 km處，其低層最大反射率因子強度達55 dBZ；2.4°~4.3°仰角識別出中氣旋（圖中圓圈處，下同），3.4°仰角上旋轉(zhuǎn)速度達18.5 m/s（圖5b，顯示范圍為圖5a中方框所選范圍，下同）。

19:11，中氣旋向上伸展至9.9°仰角，最大旋轉(zhuǎn)速度18.5 m/s，位于4.3°仰角（圖略）。19:17，風(fēng)暴質(zhì)心右后方低層出現(xiàn)鉤狀回波特征（圖中箭頭指向處，下同），低層鉤狀回波上方為反射率因子大值區(qū)，中低層的鉤狀回波隨高度呈現(xiàn)向北傾斜的特征（圖5c、圖5d）；該時刻中氣旋向上伸展至14.6°仰角，向下至最低仰角，垂直結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)隨高度向北傾斜的特征，其中最大旋轉(zhuǎn)速度18.5 m/s，位于6.0°仰角（圖5e）。從風(fēng)暴向北移動和移動方向前側(cè)更為寬廣的形態(tài)來看，中氣旋位于風(fēng)暴移動方向的右后側(cè)，靠近后側(cè)下沉氣流區(qū)附近，與鉤狀回波位置對應(yīng)。

19:23，鉤狀回波和中氣旋隨高度向北傾斜的特征依然存在，1.5°~9.9°仰角觀測到強中氣旋，旋轉(zhuǎn)速度均為20 m/s（圖5f），19.9°仰角為強輻散，速度差35 m/s（圖略）。

19:29，低層鉤狀回波特征明顯（圖5g），強中氣旋下降至最低仰角，相鄰距離庫之間最大速度差為24 m/s（圖5h），3.4°仰角上旋轉(zhuǎn)速度26.5 m/s，為監(jiān)測到的最強值（圖5i）；同時中氣旋頂部下降至9.9°仰角，14.6°仰角及以上為輻散風(fēng)場，速度差≥26 m/s（圖略）。

19:35，龍卷發(fā)生在風(fēng)暴右后側(cè)下沉氣流區(qū)與鉤狀回波相接處附近（圖5j），該區(qū)域為入流急流造成的強烈上升氣流與風(fēng)暴右后側(cè)下沉氣流形成的垂直速度水平梯度大值區(qū)，上述特征與超級單體動力學(xué)理論成果一致[32]；6.0°及以下仰角均觀測到強中氣旋，其中2.4°~6.0°仰角旋轉(zhuǎn)速度達26.5 m/s，2.4°和3.4°仰角上相鄰距離庫之間最大速度差46 m/s（圖5k），中氣旋頂部持續(xù)下降，9.9°仰角及以上為輻散風(fēng)場，速度差≥30 m/s（圖略）。

19:41，最低3個仰角仍可識別出強中氣旋，其中1.5°仰角上旋轉(zhuǎn)速度達23.5 m/s（圖5l），但是中氣旋的旋轉(zhuǎn)速度、頂部高度、中上部輻散強度都較龍卷發(fā)生前下降，表明風(fēng)暴中上升氣流受到抑制，風(fēng)暴已開始減弱，并趨于消亡（圖略）。

圖5 2018年8月19日臨沂雷達產(chǎn)品 圖中標注：體掃時間、反射率因子R和平均徑向速度V、仰角。

湯頭龍卷發(fā)生時風(fēng)暴頂及單體質(zhì)心迅速下降，與1522號臺風(fēng)“彩虹”外圍螺旋云帶造成廣東佛山EF3級強龍卷事件的特征相似[9-11]。連云港雷達資料顯示該超級單體的風(fēng)暴頂高達10～11 km，高于鄭媛媛等統(tǒng)計的臺風(fēng)龍卷風(fēng)暴頂高度普遍為5～7 km的特征[15]。

4.2 中氣旋及龍卷渦旋特征

圖6為本次過程中臨沂雷達觀測的中氣旋垂直伸展高度、旋轉(zhuǎn)速度最大值及其所在高度，如多個仰角相同，則標注最低仰角對應(yīng)高度。

圖6 2018年8月19日臨沂雷達中氣旋垂直伸展（單位：km）和旋轉(zhuǎn)速度（單位：m/s）

誘發(fā)龍卷的中氣旋主要位于風(fēng)暴的中低層，初始位置約1.5 km，隨對流發(fā)展，旋轉(zhuǎn)速度增強至20 m/s以上，頂部最高伸展至3.5 km附近，底部下降至最低仰角（1 km以內(nèi)）；龍卷發(fā)生時中氣旋明顯下降，底部降至最低仰角（0.4 km），頂部降至2 km以下，低層相鄰距離庫最大風(fēng)速差達46 m/s，TVS特征明顯。

19:05，風(fēng)暴中低層監(jiān)測到中氣旋特征，1.5 km高度附近旋轉(zhuǎn)速度最快，達18.5 m/s；之后中氣旋在垂直方向上迅速伸展，19:17，中氣旋垂直伸展達3 km，最低仰角（高度0.4 km）監(jiān)測到中等強度中氣旋；19:23，強中氣旋已下降到0.6 km高度；19:29，旋轉(zhuǎn)速度加強至26.5 m/s（高度1.0 km），最低仰角觀測到強中氣旋（高度0.4 km），中氣旋頂部開始下降；19:35，0.4~1.9 km高度內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度均達20 m/s以上，0.9~1.9 km高度上旋轉(zhuǎn)速度達26.5 m/s，單體質(zhì)心和中氣旋頂高均快速下降；19:41，中氣旋頂部降至1.5 km高度，旋轉(zhuǎn)減弱；19:47，僅在0.6 km高度識別出弱中氣旋，之后風(fēng)暴消亡。

綜上所述，本次過程中龍卷發(fā)生前20~30 min，距地面1.5 km附近已出現(xiàn)中等強度中氣旋，龍卷發(fā)生前15~20 min，中等強度中氣旋下降到距離地面0.4 km高度；龍卷發(fā)生前10~15 min，雷達監(jiān)測到強中氣旋，且已下降到0.6 km高度；龍卷發(fā)生前5 min左右，強中氣旋下降到最低仰角（高度0.4 km），相鄰距離庫之間最大速度差≥20 m/s，出現(xiàn)TVS特征。一般而言，臺風(fēng)外圍龍卷的中氣旋高度較低，結(jié)合業(yè)務(wù)實際，識別出中等強度中氣旋時應(yīng)及時發(fā)布預(yù)警，可能的預(yù)警提前量為15~20 min。

5 結(jié)論與討論

2018年8月19日，受臺風(fēng)“溫比亞”影響，山東省臨沂市出現(xiàn)強風(fēng)事件。通過與其他機構(gòu)相關(guān)人員聯(lián)合開展實地調(diào)查，判斷事件成因，并分析湯頭龍卷發(fā)生的環(huán)境和天氣雷達特征，得出以下主要結(jié)論。

（1）通過實地調(diào)查，詳細記錄了災(zāi)害路徑及周邊受災(zāi)細節(jié)，系統(tǒng)分析風(fēng)向、風(fēng)速及可能的影響，綜合考慮建筑物結(jié)構(gòu)、植被、風(fēng)向風(fēng)速變化、飛射物襲擊和致災(zāi)過程的復(fù)雜性，并結(jié)合多普勒雷達觀測資料分析，確定是超級單體強龍卷(對應(yīng)EF3級)事件。受多種標識物及受災(zāi)程度差異和致災(zāi)過程復(fù)雜性的影響，強度評估必然存在一定的主觀性。

（2）這次短生命史強龍卷的超級單體嵌于臺風(fēng)右后側(cè)螺旋雨帶內(nèi)；基于實地調(diào)查，評估龍卷路徑上的標識物受災(zāi)程度和強度等級，繪制了詳細的災(zāi)害分布情況；龍卷發(fā)生在19:35—19:40，移向偏北，受災(zāi)路徑長度1.2 km，最大受災(zāi)寬度120 m。

（3）臨沂位于副熱帶高壓邊緣，受臺風(fēng)東北象限顯著南風(fēng)急流影響，強低層垂直風(fēng)切變和風(fēng)切變隨高度順轉(zhuǎn)的環(huán)境條件加強了風(fēng)暴的旋轉(zhuǎn)潛勢，有利于出現(xiàn)超級單體和強烈龍卷。

（4）超級單體風(fēng)暴質(zhì)心右后方鉤狀回波特征明顯，龍卷發(fā)生在低層中氣旋向下延伸加強期間，及地時風(fēng)暴頂及單體質(zhì)心迅速下降；發(fā)生位置在中氣旋與后側(cè)下沉氣流區(qū)相接一側(cè)，與雷達探測到的TVS所在位置相對應(yīng)。若探測到低層中等強度中氣旋時應(yīng)發(fā)布龍卷預(yù)警，則此次過程的龍卷預(yù)警時間提前量為15～20 min。

由中小尺度系統(tǒng)造成的局地性災(zāi)害性天氣在目前和今后很長一段時間都將是預(yù)報預(yù)警服務(wù)工作的重點和難點，為便于對此類型天氣的研究和分析，有必要強化較為完善和細致的災(zāi)害調(diào)查工作，盡可能補充和完善相關(guān)記錄。目前乃至將來，分析多普勒雷達觀測資料和實地調(diào)查仍是在目擊者和視頻記錄缺乏的情況下，推斷強風(fēng)事件成因的重要方法，是記錄和估算與特定災(zāi)害相關(guān)風(fēng)速重要細節(jié)的必要方法。建議強對流天氣多發(fā)地區(qū)的省級甚至市級臺站組建和培訓(xùn)災(zāi)情調(diào)查團隊，強化災(zāi)情調(diào)查工作，為盡可能準確評估和分析類似事件提供參考。

致 謝：特別感謝在本次龍卷事件等級評估和環(huán)境分析過程中，北京大學(xué)孟智勇教授、上海中心氣象臺漆梁波首席預(yù)報員和山東省氣象臺刁秀廣首席預(yù)報員給予的指導(dǎo)和幫助。