龙卷风突袭湖北，为什么我们不能像台风一样，提前一周就预报？

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这似乎只是又一个寻常的夏日雷雨夜——空气闷热，没有风声，远处偶尔传来几声雷鸣。

忽然，远处传来一阵奇怪的声响，像是火车驶过铁轨的轰鸣，但又更低沉、更压迫。人们还没来得及抬头，天空就骤然变成了诡异的暗绿色，那是龙卷风裹挟着泥土和碎片翻涌的颜色。下一秒，整栋房子猛地一颤，玻璃粉碎，墙壁撕裂，有人甚至从破碎的窗户被卷入了空中……

7月6日，湖北突然出现的龙卷风（图片来源：网易新闻）

这正是7月6日发生在湖北黄冈的真实一幕。当晚，湖北东部多地出现大范围强对流天气，黄冈、鄂州等地更是遭遇了罕见的龙卷风袭击。据官方通报，这一场天气灾害已造成11人死亡，超万人受灾。

为什么龙卷风会突然出现在湖北？龙卷风的预报，又难在哪里？

7月7日在湖北省黄冈市黄州区拍摄的受灾现场（无人机照片）

（图片来源：新华社记者 伍志尊 摄）

什么是龙卷风？

说到“风”引起的气象灾害，我们经常听到台风和龙卷风。不过，这两者的尺度和威力可谓天差地别：台风是大尺度的热带气旋，直径动辄有几百公里到上千公里，生命周期以天甚至周来计算，破坏性主要来自持续性的狂风暴雨；龙卷风是小尺度强对流的产物，直径通常只有几十米到几公里，生命周期通常以分钟计，但是最大风速往往比台风更强。

从本质上来看，龙卷风就是一根连接积雨云底和地面的高速旋转空气柱。想要形成龙卷风，通常需要三个条件的精确配合：

• 暖湿空气在下、干冷空气在上的不稳定大气层结；

• 触发抬升的机制，如干线、锋面、地形抬升或台风外围辐合线。

龙卷风的形成机制（图片来源：NOAA）

各自单独来看，这三个条件都并不罕见，真正罕见的是它们恰好形成有利于龙卷风生成的配置。7月6日的湖北东部，恰好形成了这样的气象环境：台风“美莎克”的残余环流为这一地区输送了源源不断的暖湿空气，同时北方冷涡带来的干冷空气从中层切入，形成了下暖湿、上干冷的不稳定层结。

更重要的是，残涡环流和槽前急流叠加，使得低层大气吹南风急流、中高层大气则吹西风急流，这导致了强烈的垂直风切变，0-1公里高度的风暴相对螺旋度（SRH）飙升至190 m²/s²，这个数值意味着空气正在以极高的速度旋转。

湖北龙卷风发生时的850百帕大尺度形势，偏橙红色表明急流风速大（图片来源：Easterlywave）

正是在这样的条件下，湖北咸宁的担山小学附近出现了第一个龙卷风。随后又有第二个龙卷风袭击了鄂州西南部，还在越过长江时吸收水汽加强，最终袭击了黄冈的东湖街道、黄冈师范学院等地，造成多人死亡。

如何判断龙卷风即将发生？

既然已知龙卷风的形成条件，那又该如何判断龙卷风是否正在形成或者已经发生呢？气象学家主要是靠雷达图来捕捉它的踪迹。

首先，绝大部分龙卷风都诞生于一种叫超级单体的强对流云团。这种云团的上升气流和下沉气流在组织上是分离的，能持续存在数个小时，能量往往远强于普通雷暴云团。更关键的是，它的中层有一个持续旋转的空气柱（气象上叫“中气旋”），这正是龙卷风的雏形。统计显示，大约30%的超级单体最终会孕育出龙卷风。

网友拍摄到的引发本次龙卷风的超级单体（黄冈往鄂州方向）

（图片来源：小红书@白化纳尔逊奶蛇的日常）

在雷达图上，超级单体有两个典型标志。一个是反射率图上的钩状回波，低层气流缺口旁被上升气流弯折，会拉出一个像逗号或问号尾巴的高亮区域；另一个是速度图上的速度对，会有一红一绿或一红一蓝的相邻色块，表示运动方向相反的速度区，直接证明云团在旋转。

2021年12月，美国四州龙卷风的超级单体在雷达图上的钩状回波

• TDS（Tornado Debris Signature，龙卷碎屑特征）

龙卷风触地后，会把屋顶、树枝、土块、车辆碎片等卷到高空，这些碎片被抬到雷达波束高度，就可能被双偏振雷达捕捉到，并呈现出反射率因子升高、差分反射率ZDR降低、相关系数ρhv降低等指标异常，这就是TDS。TDS的出现表明龙卷风已经形成，而且已经实实在在地造成了破坏。

龙卷风能预报吗？

虽然我们能观察到龙卷风产生的信号，但到目前为止，人类仍然很难做到“预测”龙卷风，只能做到“预警”。两者存在本质性的区别：通俗来讲，预测是在龙卷风形成的一两天前就报告“明天下午三点这里会有龙卷风”，预警是在龙卷风已经形成、或距离形成仅有几分钟的时候才告诉你“龙卷风可能在你附近，快躲起来。”

龙卷风难以预报，是由其内在机制所决定的：孕育龙卷风的超级单体本身是几十公里尺度的对流系统，龙卷风的尺度还要更小，本体一般只有几百米到几公里。而全球数值天气预报模式的分辨率为9~13km，根本预测不了尺度上如此精细的现象。即使是分辨率很高的中尺度模式，也难以事前捕捉到哪块云会生成龙卷风。预报雷阵雨已经是天气预报的一大难题，而预报龙卷风还要比这难上百倍。

以龙卷风灾害频发的美国为例。就龙卷风的预报而言，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的风暴预测中心（SPC）一般会提前一到两天发布强对流天气预测，预测等级总共分为六档，等级越高，龙卷风出现的概率和潜在强度越大。但即使是最高等级的预测，也不是针对某一个具体的龙卷风，而是针对整个可能诱发龙卷风爆发的环境，相当于告诉公众：“明天这里的天气条件（也就是我们上文提到的龙卷风形成的三类条件）极易引发龙卷风生成，请保持高度警惕。”

风暴预测中心发布的强对流天气展望图，预报未来一天的雷暴/龙卷风风险等级

而真正的龙卷风预警是由美国国家气象局（NWS）发布。一般来说，当多普勒雷达探测到中气旋的速度对或TVS时，预报员会结合环境场情况来决定是否发布龙卷风警告（Tornado Warning，简称TOR）。TOR会直接推送到影响区域内的每个人手机上，还可能有专门的户外警报器广播。TOR的提前量通常是10-20分钟，有时甚至只有几分钟。这种提前1-2天的“环境预警”加上“即时TOR预警”的双层体系，是美国龙卷风防灾的核心。

不过，发布TOR也并不意味着龙卷风一定到来。据统计，美国TOR预警的准确率大约仅有30%，空报概率相当高，更可见龙卷风的预警之难。

龙卷风预警应该怎么做？

在很多人的印象中，中国似乎很少有龙卷风。但放眼全球，我国其实是龙卷风高发国家之一。按国际龙卷登记口径、国内郑永光团队的《中国龙卷气候特征》以及佛山龙卷风研究中心统计，中国年均发生龙卷风约30~100个，还有大量弱龙卷未被登记。

另外，我国龙卷风的极端强度也不容小觑。近年来，2016年江苏阜宁、2019年辽宁开原等地都出现过强龙卷，造成了严重的人员伤亡和财产损失。

因此，龙卷风预警机制的完善在国内显得十分必要。理想情况下，龙卷风预警可以采用以下流程：

一、环境识别。在龙卷风形成之前，预报员优先通过探空数据和数值模式，判断当天是否存在有利于龙卷风生成的环境，如果条件满足，就应该提前发布高风险提示，提醒公众和应急部门进入戒备状态。

二、雷达监测。当多普勒雷达探测到中气旋或TVS时，系统应该自动触发预警建议，推送给值班预报员。预报员需要在几分钟内做出判断：这个中气旋是否会触地？它的移动路径指向哪里？它会在多长时间内到达人口密集区？

三、靶向发布。一旦确定龙卷风即将触地或已经触地，预警必须以最快的速度送达受影响区域的每一个人。理想的手段是：手机0级短信（运营商绿色通道优先插队）、电视和广播强制插播、应急大喇叭自动触发、社交媒体定向推送。四管齐下，确保信息传播无死角。

四、行动指南。预警不能只说“龙卷风来了”，还需要提供具体的避险措施：“立刻到一楼最内侧或者最小的房间趴下，远离门窗，用枕头或被子护住头部。”这种具体的行动指令是降低伤亡的关键。

龙卷风的精准预报至今仍是世界性难题，但临近预警已经有了较为成熟的技术手段。以湖北这场灾害为鉴，随着雷达技术的迭代和预警体系的完善，相信未来的龙卷风预警能为公众争取到更多宝贵的逃生时间，保护更多人的生命安全。

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