【原创科普文章】浅谈龙卷风

2021年5月14日，苏州、武汉两地均遭受龙卷风袭击，造成12人遇难、379人受伤，大量民房倒塌。6月1日，黑龙江省尚志市又遭受龙卷风和冰雹强对流天气袭击，造成1人死亡，16人受伤，大量房屋倒损，部分农田受损。一时间，人们议论纷纷，谈“风”色变。何谓龙卷风？它有何特点？龙卷风又是如何形成的？它有何危害？我们又应该如何防范它？等等，这些都是我们应该知晓的问题。

一、龙卷风是一种灾害性天气

     1、龙卷风的定义和特点

龙卷风（又称龙卷、卷风、龙吸水、龙摆尾、倒挂龙等）是一种强烈的、小范围的空气涡旋，是在强烈不稳定天气条件下，由空气强烈对流运动产生的，通常是由雷暴云伸展至地面的漏斗状云产生的强烈旋风，一般伴有雷雨，有时也伴有冰雹。产生在海面上的称为“水龙卷”，产生在陆面上的称为“陆龙卷”。

龙卷风有如下一些基本特点：①水平范围小。地面平均直径为200至300米，最小的几十米，最大的达1000米以上；②风速特别大。平均为50至150米/秒，极端情况下达300米/秒；③持续时间短。通常几分钟至几十分钟，最多不超过几小时；④中心气压很低。一般可低至400hPa，最低可达200hPa；⑤移动速度平均为15米/秒，最快可达70米/秒；⑥移动路径通常10千米左右，短的只有几十米，长的可超过几百千米；⑦造成破坏的地面宽度通常1至2千米。

2、龙卷风的成因

目前龙卷风的形成原因还尚无定论，人们对它的认识有两种观点：

一是普遍认为与强雷暴云中强烈的升降气流有关。在强雷暴云里，上面冷的气流急速下降，下面热的空气猛烈上升。当上升气流到达高空时，如果遇到很大的水平方向的风，就会迫使上升气流“倒挂”（ 向下旋转运动）。由于上层空气交替扰动，产生旋转作用，形成许多小涡旋。这些小涡旋逐渐扩大，最终形成大涡旋。大涡旋先是绕水平轴旋转，形成了一个呈水平方向的空气旋转柱。然后，这个空气旋转柱的两端渐渐弯曲，并且从云底慢慢垂了下来，从而形成中心为下沉气流，四壁为极强的上升气流的龙卷风。

二是认为在两条飑线的交点上形成。

3、我国龙卷风强度等级标准

龙卷风事先几乎无法进行预报预测，在其发生过程中也无法对其直接观测，只能根据事后进行灾害现场调查来估计不同地点的最大风速和风灾级别。

2007年2月，美国、加拿大等国开始使用EF等级标准（又称 “改进的藤田等级”）。目前，我国一般采用EF等级来判定龙卷风级别。但为了更好地评估我国龙卷强度等级，我国制定了符合我国龙卷灾害特点的正式行业标准《龙卷强度等级》QX/T 478-2019，并于2019年8月1日起正式实施。相比于EF等级中从EF0至EF5的六个等级划分，该标准将龙卷划分为四个等级。其中，一级龙卷对应EF0及以下，二级龙卷对应EF1，三级龙卷对应EF2和EF3，四级龙卷对应EF4和EF5，其具体等级划分标准如下：

一级：阵风风速≤38米/秒（13级及以下），龙卷强度弱，致灾程度轻度。建筑物门窗轻度破坏，屋顶轻度受损；电线杆、路灯杆等杆体轻度受损；树木树枝折断，细树干连根拔起。

二级：38米/秒＜阵风风速≤49米/秒（13-15级），龙卷强度中，致灾程度中等。建筑物门窗倒塌损毁，屋顶轻度受损，少量墙体倒塌；电线杆、路灯杆等杆体倾斜，铁塔轻度受损；树干拦腰折断，粗树干连根拔起。

三级：49米/秒＜阵风风速≤74米/秒（15-17级以上），龙卷强度强，致灾程度严重。建筑物大量墙体倒塌，房屋结构破坏；电线杆、路灯杆等杆体弯曲或折断，铁塔倒塌；树木枝叶完全剥离，树皮严重剥落。

四级：阵风风速＞74米/秒（17级以上），龙卷强度超强，致灾程度毁灭性。建筑物顶层完全破坏，房屋夷为平地；铁塔严重扭曲；树木树干严重扭曲。

4、我国龙卷风的时空分布

龙卷风主要发生在20°到50°的中纬度地区。除南极洲以外，全球其它大洲都有龙卷风的记录，其中以美国发生最为频繁。

①空间分布。在我国，大部分省（区、市）都有龙卷风的踪迹，但以中东部平原地区居多，其中江苏、广东、湖北、安徽、湖南、山东、黑龙江等省是我国龙卷风发生次数较多的地区，而江苏和广东最多，年均龙卷风分别为5.5个和4.7个，江苏省高邮市更是被称为中国的“龙卷风之乡”。湖北和安徽次之，年均分别为2.5个和2.4个。

②时间分布。一年中，龙卷风多发于春季和夏季，其中，4月至8月龙卷风次数占全年的92%，4月占18.5%，7月占29.5%。龙卷风多发时段各地不一样：华南为4月至5月，长江中下游地区为4月和7月，华北地区为6月至7月，东北地区为6月至8月，西南地区为7月至8月，西北地区为7月。

一天中，龙卷风大多发生在午后至傍晚，其中13时至20时发生的比例约占70%，尤其是14时至17时发生比例高达60%。

二、龙卷风的危害

龙卷风是强对流天气中最猛烈的一种，是大气中最严重的灾害性天气之一。龙卷风所经之处，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时会把人、畜、汽车等吸卷到空中抛到其它地方，危害十分严重。其危害主要源于以下两个主要方面：

①大风。龙卷风的风速有时能超过声速，可产生无穷的威力。一方面，大风可以摧毁地面上的许多物体，比如它对建筑的破坏经常是毁灭性的，在它的袭击下，房子屋顶经常性会像滑翔翼般飞起来，一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。另一方面，被强风驱使而四处横飞的杂物、碎块会像弹片一样打击其它物体。

②内部的低气压。一方面，在龙卷风扫过的地方，犹如一个特殊的吸泵一样，往往会把它所触及的水、沙尘、树木、人畜等吸卷而起，形成高大的柱体，然后移到某地再随暴雨降到地面。另一方面，当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时，由于它的内部气压极低，会造成建筑物或车辆内外强烈的气压差，顷刻间就使建筑物或交通车辆发生“爆炸”。

三、龙卷风的防范

1、加强对天气的观测。在龙卷风多发地区，可适当增加气象观测站网的密度，进一步减少监测盲区。同时，在应用卫星、雷达进行监测的同时，可适当建立一些群众性的观测网，以提高龙卷风预报准确性。

2、加强对天气的预报。虽然目前世界上还没有什么好的办法预报龙卷风，但是预报员可以根据龙卷风可能发生的大尺度天气条件，进而提前对某一地区发出龙卷风预警。

3、加强植树造林。在龙卷风频发的地区可以种植防风减风林来降低龙卷风的风力，从而减少龙卷风带来的损失。此外，房前屋后多植树也可抵御龙卷风的袭击。

4、加强个人防护。首先应关注几小时至几天前的天气预报中对强对流天气（龙卷风的背景）发生可能性的预警信息；其次当气象部门数分钟至数小时前发布临近预报预警时，要减少外出，到安全场所回避；三是当发现天空中出现诸如黑云压低、雷雨风暴、巨大的隆隆轰鸣声等龙卷风来临前的征兆时，同样要迅速到安全场所回避；四是当已经面临龙卷风威胁时，如果在户外，应迅速朝龙卷风移动方向的垂直方向跑动，并伏于低洼地面、沟渠等处，但要远离大树、电线杆等。如果在室内，则应远离门、窗和房屋的外围墙壁，最安全的地方就是地下室或半地下室。如果在汽车中，应及时离开，到低洼地躲避。

                                                          （作者：湖北省公众气象服务中心 车召贵）