【参赛回顾】记 2021.5.14 强对流过程

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参赛 id：554077074，部分内容之前发于个人知乎：https://www.zhihu.com/question/459494123/answer/2232649548，不过也进行了一定程度的改写。

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一. 前言

2021 年是新世纪以来，我国龙卷过程最为频繁的一年。这一年的三次龙卷风大爆发过程——5.14-5.15 长江中下游龙卷大爆发，6 月下旬-7 月上旬的东北冷涡季龙卷爆发，7 月 11-12 日鲁西龙卷大爆发，在中国历史龙卷季节也是表现相当突出的。

5.14-5.15 长江中下游龙卷大爆发，要让我评价，则是意料之外的疯狂。无论是盛泽的 EF3，还是蔡甸的 EF3，亦或是诸暨的一个被官方忽视的 EF3，其发生的突然性少有人预料到，而且极强的强度造成了明显的伤亡。而 5.15 则更体现出大范围的特点，一根极长的 QLCS 上的诸多单体可能降下了相当多的弱龙卷，造成的风毁非常繁杂，为江南一带造成了明显的灾情。

下面我尝试分析一下 5.14 的过程，同时我会结合个人在追击本次过程时的心路历程。因为个人能力有限，分析过程中难免有错误，烦请各位大佬指正。

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二. 5.14 大气环流形势分析

2021 年 5 月 14 日 12Z 的 500hpa 分析图中可以看出，北半球极涡呈现明显的偶极型分布，其中，主极涡位于新地岛附近，中心位势为 5119gpm，而副中心位于巴芬岛附近，中心位势 5187gpm。500hpa 上，亚欧大陆中高纬度呈现了明显的乌拉尔山阻高与相对较弱的东亚暖脊。由于在本次过程的前几天（5.9-5.11），乌拉尔山阻高有一次更替过程，西侧新生的暖脊接替了东侧暖脊，而在西侧暖脊前侧则产生了一明显的中亚低涡，该低涡持续东移并且并入贝加尔湖横槽，并且随着西侧乌拉尔山暖脊的继续加强，东移南压至我国北疆地区，作为一个频散源，向青藏高原频散槽位。同时，乌拉尔山暖脊带来的 500hpa 西北风在青藏高原形成明显的绕流作用，高原槽与南支槽的合并，进而催生出深厚的印缅槽，该印缅槽的槽前西南风向江南地区持续输送水汽。由于弱的东亚暖脊的影响，使得副高轻微北抬，120E 副高北缘大致处于 27N，加大了西风的北分量，使得水汽得以大规模进入江南地区，同时也增加了气压梯度，即加强了中层的西南急流。

深厚印缅槽槽前的强烈正涡度平流输送造成的明显的对低层减压的作用，有利于气流的辐合上升运动，进而促进对流发展。此外，该减压作用催生出四川东部的一个 850hpa 低涡。该低涡加速了低空的急流水汽输送，怀化 5.14 12Z 850hpa 风速 20m/s，长沙 19m/s，武汉 16m/s，后两者的 850hpa 湿度也大于 80%，比湿>14g/kg，表现出低层大气的湿润。且在低涡东侧存在明显的暖式切变线与急流减速区，水汽大量辐合。而在 700hpa 上，江南一带处于急流轴，水热输送也相当猛烈。其中，武汉处于西南急流的左前侧，有着正涡度平流，促使对流发展。而到了高空层面，200hpa 上，长江沿线位于高空急流分流区，带来了明显的辐散条件。底层较强烈的辐合条件，高空也有着较好的辐散条件，促使辐合上升运动的持续发展。这也就造就了 5.14 过程。

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三、5.14 物理量分析

选取上海宝山、湖北武汉、浙江杭州三个站点的 12Z 探空进行分析。使用绘图软件：SHARPpy。数据经过插值处理。


三者的探空图均为明显有利于对流发展的形式。武汉、杭州的 ML CAPE>=1800J/kg，而上海从最不稳定层订正的 MU CAPE 也有 2000J/kg。充沛的对流有效位能体现出了大气的明显静力不稳定，有利于强对流的发展。T850-T500 来看，上海、杭州大约都为 28C，而武汉较低为 23C，由于探空气球升空之后对流单体开始形成，较低的温度直减率可能意味着潜热已经开始释放，为对流发展提供能量，同时加热了更上层的大气，从而降低了温度直减率。由于低空的强烈暖平流，在底层可以见到风向的顺转（杭州、武汉缺地面数据），较为明显的顺转，带来了低空的垂直风切变。武汉、宝山的 0-1km 垂直风切变 >=10m/s，0-3km 垂直风切变 >=15m/s，强度虽然一般，但是也是利于将水平涡度转化为垂直涡度，同时卷入中层的干冷气流，利于对流雷暴组织性发展和维持的。同时，较大的 0-1km 垂直风切变也是有利于中层中气旋的加强与下降，向下层发展，也有利于增强出流气流以造成龙卷天气。由于风向顺转，SRH（风暴相对螺旋度）较大，三站的 0-3km SRH 都接近或者超过 200m^2 /s^2，其中武汉站超过了 250m^2 /s^2，而武汉的 EHI（能量螺旋度指数）也超过了 3，杭州也达到了 2.34，上海 1.90，均指示了利于强中气旋发生的条件。武汉的 ML LCL=800m，小于 1km 的阈值，而且低空湿度很大，利于龙卷触地，强中气旋也可以改善下垫面湿度与 LCL 高度，更有利于龙卷触地。三站都有着明显的 theta-e 高值，体现了大气的极端湿热。上海在 958hpa 层面 theta-e 达到 353.6K；杭州近地面达到了 356.9K，而 850hpa 层面也有 349K；武汉在 945hpa 层面，theta-e 达到了 359K，850hpa 层面，theta-e 也有 352K 的极高值，三站均出现了明显的 theta-e 垂直递减。其中，上海和杭州的 theta_e850-theta_e500=9K，而武汉达到了 13K，利于潜热释放，存在较大的热力不稳定因素。此外，上海、杭州的平衡高度 EL 的高度达到了 13km 以上（武汉探空气球在升空期间破裂），对流有充分的空间可以发展，利于深厚的对流。DCAPE 相对一般，仅有杭州 >=800J/kg，不利于极端大风事件的发生。

综合上述物理量条件分析，本次强对流的发展原因是因为较好的 CAPE，底层顺转+急流输送带来的明显 SRH，以及 theta-e 高值区和明显的随着高度而降低的变化趋势。它们都具有着对超级单体发展的较好的指示意义。

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# 四、我的心路历程+过程雷达分析

5 月 14 日，是一个星期五。对于当时还是一个普通高二学生的我，意味着又到了双休日。如果没记错的话，下午三点一过，就是我们的放学时间，由于要整理衣服等，出校门往往也要三点半了。那一天看起来只是个普通的周五罢了。

学校到家的路，也就三公里，坐公交车需要一个小时多，我便习惯性地拿出手机，开始刷气象群。但是没有刷多久，就发现，从安徽宣城开始爆起了回波。当时由于我对强对流一窍不通，只知道 CAPE、K、LI 这三个指数。当时我并未在意这些回波，因为对于当时的我来说，这些红波看起来也就是夏季的那种对流罢了。



随着我回到家中，后续的发展开始超出了我的预期——大约接近五点我回到家时，观察到雷达图中已经有了明显的紫波色块。对于当时的我而言，少数有过亲身经历的紫波也就是 17.7.05（话说好像现在也是这样），因此我将其非常慎重地看待，觉得这下面必然是强降雨，而且是时雨 80+ 的那种强降雨。实际上我应该是错了。



随着单体的继续发展，到了 17:30 时，钩状回波已经初步成型。当时我还并未意识到这有钩状回波，直到有大佬（很抱歉我忘记是谁了）明确指出了这是个超级单体，顿时就感觉它不一般，让我想起了小时候经常看的那种美国追风人的纪录片。雷达上的深紫波色块是超级单体的 RFD 区域中的高反射率区域，往往已经预示着其底下将要落下冰雹。


这个单体随后继续发展东移，在 18:42 时出现了碎屑球特征——不过当时的我也不知道什么是碎屑球。当时的我，大致推算了风暴移动的路径，嗯，感觉它会进入上海——但是可能与我家便擦边而过了。当时对我而言，只感受到了一阵可惜，却不知这个超级单体下面蕴藏的强龙卷的恐怖杀伤力。



紧接着，这是我作为一个上海人，第一次在预警中发现龙卷预警，给我当时造成了不小的震撼。尽管当时我强对流知识储备很少，但是上海历史上大名鼎鼎的那些龙卷，例如三县龙卷等还是有所耳闻的。

>   上海市青浦区气象台2021年05月14日19时09分更新大风黄色预警信号为大风橙色预警信号：受上游强雷暴云团东移影响，预计未来本区将出现阵风12级的雷雨大风，风向偏北，有可能出现龙卷，大风黄色预警信号更新为大风橙色预警信号。
>                   上海市金山区气象局2021年05月14日19时12分更新大风黄色预警信号为大风橙色预警信号：受雷暴云团影响，预计未来6小时内本区将出现阵风12级的雷雨大风，有出现龙卷可能，请注意防范。
>                   上海市松江区气象台2021年05月14日19时10分更新大风黄色预警信号为大风橙色预警信号： 受雷暴云团影响，预计未来6小时内本区大部地区将出现10-12级雷雨大风，风向偏北，局部地区可能出现龙卷。大风黄色预警信号更新为大风橙色预警信号。

这个超级单体经过一次循环后，在嘉兴又有一次触陆，随后带着钩状回波进入了上海。我不知道当时气象局内部的想法是什么样的，但是对我来说，当时我的唯一感觉就是吓人。这个钩状回波在上海持续了一个小时，从青浦一带进入到奉贤海湾镇出海，全长有数十公里，若是有龙卷触陆那还得了？在追击它的时候，苏州盛泽的视频和风毁出来了，高压输电铁塔被拧断，风毁起码是 EF2+。图片出处见微博水印。



但是当大家都在关注苏州盛泽龙卷时，武汉却不声不响地爆出了一个单体。在中低空的一定的垂直风切变条件下，对流组织化发展，并且在 20:30 前后产生明显钩状回波。当时我看到了真的惊了，没有想到，相隔千里之远，能够出现两个龙卷。当时论坛发出了这只超级单体的 tvs 图，正负速度对之差达到了 130kts 以上。在我当时的认知中，130 节，就是 JTWC 给台风发布的 ST 评级，四舍五入相当于一个高级的 C4 在人们所不知情的时候突击了武汉的蔡甸区——当然因为台风和龙卷风造成的风的剪切力大小有差异，这么比喻确实不是很妥当。



由于已经是深夜，第二天白天，我才看到风毁图：砖瓦墙被拆毁，简易棚房受损或者被拆毁。同理，出处见水印。事后武汉蔡甸龙卷仅被官方初步评为 EF2，但是相信各位能看到这里，都会认为它是个 EF3 龙卷吧。





[ing]https://www.tybbs.org.cn/data/attachment/forum/202105/15/171641qxnge2jr2elun0xa.jpeg[/img]

此外，在蔡甸龙卷的一个半小时后，诸暨也发生了一个强龙卷。该龙卷似乎位于偏远的地区，因而不被察觉。尽管风毁图似乎已经找不到了，但是在印象之中，明显损毁了质量较好的农村砖混房屋，似乎也是一个 EF3。该龙卷镶嵌在强对流回波之中，从基本反射率中也难以找到端倪，只能等待后续是否能够得到杭州或者诸暨的径向速度图了。

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五、结语

5.14-5.15 过程是进入新世纪以来非常少见的长江流域龙卷爆发，给了人上个世纪的龙卷过程的感觉。似乎随着全球变暖，春三月的急流是有所减弱的。ERA5 再分析资料可以看出，2000-2021 的 MAM 比 1951-1980 的 MAM 中，江南大部分地区 850hpa 风速偏低了 1m/s。这可能是由于青藏高原的变暖，南支波动难以相当频繁剧烈，也有可能是与下垫面，人类活动之类的也有关系。虽然强龙卷爆发的次数减少对人们的正常生产生活是好事，但是也不得不思考一下当人类活动对大气干涉更多的时候会发生什么。

此外，这次过程也可以体现出我国的灾调还仍需进步，无论是龙卷确认速度，还是实地考察，都表现出了人手的短缺，这导致了 5.14-5.15 过程中，仅确认了盛泽、蔡甸、岳阳等个位数的龙卷，另外一半多（含疑似）则被逐渐地淡出人的视野之中。不过，抖音、快手的短视频在确认龙卷中发挥了相当作用，气象爱好者也可以根据这些视频快速确认并且对龙卷进行初步定强，气象局内部也可以通过这些视频安排人员进行灾情调查。

最后希望我国的强对流临近预报服务以及事后灾情调查能力更上一层楼。

5811艾达

没记错的话武汉EF3循环过江后又出现过碎屑球？而且好像也有EF2+风毁？

57188气象爱好者

554077074 发表于 2021-11-27 19:39
三、5.14 物理量分析

选取上海宝山、湖北武汉、浙江杭州三个站点的 12Z 探空进行分析。使用绘图软件：SH ...

请问探空数据可以在哪里查？

554077074

57188气象爱好者 发表于 2022-1-25 10:05
请问探空数据可以在哪里查？

可以在 http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/ ... &type=INVENTORY 这里查询。注意 58362 这个按照你要查的地点进行站号的更换。

57188气象爱好者

554077074 发表于 2022-1-25 11:15
可以在 http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/bufrraob.py?datetime=2021-01-01%2000:00:00&id=58362&type=IN ...

OK，谢了