1415號(hào)“海鷗”臺(tái)風(fēng)龍卷天氣過程分析*

黃先香，炎利軍，蔡康龍，麥雪湖，余樂福

(1.佛山市氣象局，廣東 佛山528000；2.佛山市龍卷風(fēng)研究中心，廣東 佛山 528000)

龍卷是對(duì)流云產(chǎn)生的破壞力極大的小尺度災(zāi)害性天氣，直徑一般在幾十米到幾百米，強(qiáng)龍卷的地面最大風(fēng)速可超過140 m/s，多與雷暴大風(fēng)、冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流相伴[1-2]。龍卷因其突發(fā)性強(qiáng)、風(fēng)速大、移動(dòng)速度快等特點(diǎn)，往往能在短時(shí)間內(nèi)造成重大的人員傷亡、建筑物倒塌、電力和交通中斷等極端氣象災(zāi)害，一直以來(lái)是氣象災(zāi)害防御領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)；而龍卷又因其空間尺度小、生命史短、發(fā)生概率低等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)是氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警和數(shù)值模擬的難點(diǎn)，不少學(xué)者對(duì)龍卷進(jìn)行了個(gè)例分析[3-7]、數(shù)值模擬[8]、氣候統(tǒng)計(jì)[9-11]和災(zāi)害評(píng)估[12-14]。龍卷的發(fā)生主要與兩種類型的環(huán)流背景有關(guān)，一種是與西風(fēng)系統(tǒng)相伴隨的對(duì)流風(fēng)暴產(chǎn)生的，另一種是與臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)(以下簡(jiǎn)稱TC)有關(guān)。相比較而言，TC龍卷往往持續(xù)時(shí)間久、路徑長(zhǎng)、破壞力更大。國(guó)內(nèi)外的研究[5，15-17]表明，距離TC中心180～460 km且位于右前側(cè)的區(qū)域是龍卷易發(fā)區(qū)。Schultz等[18]統(tǒng)計(jì)1950-2007年美國(guó)TC龍卷表明，相對(duì)于TC運(yùn)動(dòng)方向，90%以上的龍卷發(fā)生在方位角340°～120°之間，距離TC中心200 km以上的外圍龍卷具有下午多發(fā)的日變化特征，而距離TC中心200 km之內(nèi)的內(nèi)部龍卷多發(fā)在TC登陸后12 h內(nèi)但日變化不明顯。McCaul[19-20]研究指出1948-1986年約59%的美國(guó)登陸TC產(chǎn)生龍卷。李彩玲等[21]和黃先香等[22]研究佛山TC龍卷產(chǎn)生的環(huán)境背景指出，龍卷產(chǎn)生在TC減弱階段，強(qiáng)的低層垂直風(fēng)切變與龍卷的產(chǎn)生密切關(guān)聯(lián)，珠江三角洲特殊的喇叭口地形等也起到了一定作用。目前，對(duì)龍卷監(jiān)測(cè)和預(yù)警最有效的工具是多普勒天氣雷達(dá)。美國(guó)伊利諾伊州的雷達(dá)在1953年發(fā)現(xiàn)龍卷的鉤狀回波特征，Donaldson[23]于1970年探測(cè)到超級(jí)單體風(fēng)暴中的中氣旋，Brown等[24]于1978年觀測(cè)到比中氣旋尺度更小的龍卷渦旋特征(TVS)，TVS在速度圖上表現(xiàn)為像素到像素的強(qiáng)烈速度切變，直徑一般在1～2 km。近年來(lái)，學(xué)者們[25-29]對(duì)龍卷的雷達(dá)回波特征進(jìn)行了深入研究。鄭媛媛等[28]指出，與西風(fēng)帶超級(jí)單體龍卷的雷達(dá)回波特征相比，TC龍卷中氣旋的尺度更小，垂直伸展高度更低。李兆慧等[29]分析1522號(hào)臺(tái)風(fēng)彩虹外圍龍卷的環(huán)境背景和雷達(dá)回波，指出龍卷出現(xiàn)在鉤狀回波前進(jìn)方向的右后側(cè)，龍卷渦旋的切變遠(yuǎn)大于中氣旋的切變。

圖1 “海鷗”臺(tái)風(fēng)外圍龍卷移動(dòng)路徑及受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖

本文利用常規(guī)高空地面氣象觀測(cè)資料、廣東區(qū)域加密自動(dòng)站資料、廣州多普勒雷達(dá)產(chǎn)品等對(duì)2014年9月16日臺(tái)風(fēng)“海鷗”外圍的龍卷天氣過程進(jìn)行分析，探討此次龍卷發(fā)生的環(huán)境背景、關(guān)鍵物理量參數(shù)以及雷達(dá)回波特征，以期對(duì)廣東臺(tái)風(fēng)龍卷的監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供參考。

1 龍卷過程及臺(tái)風(fēng)“海鷗”活動(dòng)概況

1.1 龍卷過程概況

2014年9月16日23:20(北京時(shí)，下同)前后，廣東省佛山市三水區(qū)白坭鎮(zhèn)下灶村附近出現(xiàn)龍卷。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)受災(zāi)群眾的描述，龍卷發(fā)生時(shí)，伴有短時(shí)間強(qiáng)烈的大風(fēng)和巨大的聲響，一些物件被卷上空中。經(jīng)過佛山龍卷風(fēng)研究中心和佛山市氣象臺(tái)技術(shù)人員的實(shí)地詳細(xì)勘察、走訪，并結(jié)合雷達(dá)等多種氣象實(shí)況資料綜合分析研判后，確認(rèn)是龍卷災(zāi)害，受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)呈狹長(zhǎng)帶狀分布，龍卷路徑長(zhǎng)約2.5 km，寬約200 m(圖1a)。圖1b是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)倒伏物倒伏方向的標(biāo)示。這次龍卷過程造成部分廠房、工棚、電線桿、廣告牌等設(shè)備設(shè)施遭到破壞，鐵皮被卷到幾十米高的鐵塔上，直徑超過20 cm的榕樹從下部被強(qiáng)風(fēng)扭轉(zhuǎn)折斷，所幸整個(gè)龍卷過程沒有造成人員傷亡(圖1)。由于龍卷發(fā)生點(diǎn)附近沒有氣象觀測(cè)儀器，無(wú)法直接判斷龍卷強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)也沒有龍卷災(zāi)情的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)。為此，我們參照美國(guó)于2007年施行的“增強(qiáng)的藤田級(jí)別”(EF-Scale)龍卷定強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)[30]來(lái)判斷此次龍卷的強(qiáng)度。在EF-Scale中，軟木樹干折斷對(duì)應(yīng)的風(fēng)速為39.3～57.2 m/s，其風(fēng)速期望值為46.5 m/s，由此推斷出此次龍卷災(zāi)害強(qiáng)度為EF1級(jí)，屬于弱龍卷。

1.2 臺(tái)風(fēng)“海鷗”活動(dòng)概況

2014年第15號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”于9月12日14:00在西北太平洋生成，13日05:00加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，13日17:00加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，16日9:40在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為13級(jí)(40 m/s)，16日12:45在廣東省徐聞市海安鎮(zhèn)沿海地區(qū)再次登陸，中心附近最大風(fēng)力維持在13級(jí)(40 m/s)，16日23:00在越南第三次登陸，中心附近最大風(fēng)力為12級(jí)(圖2)。佛山市三水區(qū)白坭鎮(zhèn)龍卷是在23:20前后出現(xiàn)的，此時(shí)距離臺(tái)風(fēng)首次登陸海南文昌已有13.7 h，“海鷗”強(qiáng)度仍維持臺(tái)風(fēng)量級(jí)。龍卷發(fā)生在臺(tái)風(fēng)中心的東北象限，龍卷發(fā)生地與臺(tái)風(fēng)中心相距約為609 km。按照歷史觀測(cè)記錄，佛山臺(tái)風(fēng)外圍龍卷距離臺(tái)風(fēng)中心在360～550 km，此次609 km的距離打破了歷史極值。這表明，臺(tái)風(fēng)即使三次登陸，距離佛山超過600 km，也不能放松對(duì)龍卷監(jiān)測(cè)預(yù)警的警惕性。黃先香等[22]歸納佛山臺(tái)風(fēng)外圍龍卷的發(fā)生背景時(shí)認(rèn)為，臺(tái)風(fēng)中心位于湛江到廣西南部的玉林、貴港或北部灣一帶，強(qiáng)度處于減弱階段，但仍維持在熱帶風(fēng)暴量級(jí)以上，在有利的大氣環(huán)流背景和獨(dú)特的地理環(huán)境條件下，易在臺(tái)風(fēng)外圍的佛山產(chǎn)生龍卷。此次臺(tái)風(fēng)“海鷗”中心位置、強(qiáng)度變化特征以及與佛山的距離方位等都比較符合歷史統(tǒng)計(jì)閾值，再次說(shuō)明這類低概率、高影響的臺(tái)風(fēng)外圍龍卷事件是遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

圖2 臺(tái)風(fēng)“海鷗”路徑圖(紅色三角形為龍卷大致發(fā)生地)

2 環(huán)境背景

2.1 天氣形勢(shì)

9月16日20:00，500 hPa西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)主體偏東，脊線偏北，位于27°N附近，588 dagpm線控制廣東東部及其以東地區(qū)，副高西南緣與“海鷗”外圍東北側(cè)之間的強(qiáng)勁東南偏南氣流在廣東中北部一帶匯合。925 hPa、850 hPa、700 hPa和500 hPa東南風(fēng)速分別為16 m/s、22 m/s、26 m/s和22 m/s，各層急流軸的位置非常接近，強(qiáng)勁的東南急流上下疊加在珠江口區(qū)域附近(圖3a)；高層200 hPa珠江三角洲地區(qū)處于高壓底部的風(fēng)場(chǎng)輻散區(qū)；地面東路有弱冷空氣南下，并且廣東中部一帶有一條輻合線存在(圖3b)。低層輻合、高層輻散以及中低空強(qiáng)勁東南急流在珠江口上下疊加是此次臺(tái)風(fēng)龍卷產(chǎn)生的有利大尺度環(huán)流背景。

2.2 環(huán)境條件

圖4給出了9月16日20:00離龍卷發(fā)生地最近的清遠(yuǎn)站及上游的香港站的T-lnP圖?？梢钥吹剑瑢?duì)流有效位能CAPE呈現(xiàn)狹長(zhǎng)形，整個(gè)對(duì)流層相對(duì)濕度都很大，基本處于或接近飽和狀態(tài)，呈現(xiàn)出弱的條件不穩(wěn)定。表1給出了龍卷過程的環(huán)境參數(shù)。可以看出，清遠(yuǎn)和香港的CAPE比較小，在175～1 265 J/kg之間。抬升凝結(jié)高度LCL很低，在500 m以下；對(duì)流抑制CIN很小，28～31 J/kg之間，由于低層相對(duì)濕度和露點(diǎn)都較大，LCL和自由對(duì)流高度都很低，導(dǎo)致CIN很弱，容易觸發(fā)深厚濕對(duì)流天氣。

圖4 2014年9月16日20:00溫度對(duì)數(shù)壓力圖

龍卷等強(qiáng)天氣的產(chǎn)生與抬升凝結(jié)高度及垂直風(fēng)切變特別是低層的垂直風(fēng)切變密切相關(guān)。從表1還可以看到，清遠(yuǎn)、香港站0～6 km垂直風(fēng)矢量差分別為20.2 m/s、23.0 m/s，對(duì)應(yīng)的垂直風(fēng)切變值為3.5×10-3/s、3.9×10-3/s，屬于中等到強(qiáng)的0～6km深層垂直風(fēng)切變；0～1km的垂直風(fēng)切變分別為13.9 ×10-3/s、14.6 ×10-3/s，屬于強(qiáng)的低層垂直風(fēng)切變。Thompson等[31]分析超級(jí)單體龍卷對(duì)流參數(shù)的統(tǒng)計(jì)值認(rèn)為，EF2級(jí)以上龍卷0～6 km 垂直風(fēng)切變平均值為4×10-3/s，下限為3×10-3/s；0～1 km 垂直風(fēng)切變平均值為9.5×10-3/s，下限為5.5×10-3/s；還提出，判斷龍卷更為有效的參數(shù)是0～1 km垂直風(fēng)切變。由此可見，0～6 km深層垂直風(fēng)切變達(dá)到了Thompson統(tǒng)計(jì)的下限，0～1 km垂直風(fēng)切變遠(yuǎn)高出Thompson統(tǒng)計(jì)的平均值，非常有利于龍卷的產(chǎn)生。

表1 9月16日20:00清遠(yuǎn)和香港探空站環(huán)境參數(shù)

此外，風(fēng)暴相對(duì)螺旋度SRH是衡量風(fēng)暴旋轉(zhuǎn)潛勢(shì)的重要指標(biāo)，也是判別超級(jí)單體和龍卷形成的重要輔助指標(biāo)。Davies[32]將 SRH=150 m2/s2界定為有利于產(chǎn)生超級(jí)單體風(fēng)暴的最低值，而當(dāng) SRH大于150 m2/s2時(shí)，也可作為預(yù)報(bào)有龍卷、冰雹大風(fēng)、強(qiáng)降水等天氣的參考指標(biāo)之一。16日20:00離龍卷發(fā)生地最近的清遠(yuǎn)探空站的SRH達(dá)到227 m2/s2，有利于超級(jí)單體風(fēng)暴的形成。所以，環(huán)境條件有利于龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

2.3 抬升觸發(fā)條件

在有利的大尺度環(huán)流背景下，龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)往往與中小尺度天氣系統(tǒng)有關(guān)。分析2014年9月16日22:00-23:00的廣東地面自動(dòng)站風(fēng)場(chǎng)顯示(圖5)，在三水區(qū)白坭鎮(zhèn)龍卷發(fā)生前，地面已經(jīng)存在中尺度輻合線和小尺度渦旋。佛山北部主要為東北風(fēng)，中部為偏東風(fēng)，南部珠江口附近的珠海市、中山市一帶為強(qiáng)勁的東南風(fēng)，三支氣流在佛山匯聚，形成一條“人字形”的風(fēng)向風(fēng)速輻合線；而且在輻合線南部附近的南海西樵鎮(zhèn)開始有小尺度渦旋生成，之后小尺度渦旋沿著輻合線向西北移動(dòng)，靠近三水白坭鎮(zhèn)。因此，從時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系看，地面輻合線、地面小尺度渦旋的出現(xiàn)超前于龍卷天氣，這表明地面中尺度輻合線、小尺度渦旋是有利于龍卷風(fēng)暴觸發(fā)的重要中小尺度天氣系統(tǒng)。

3 雷達(dá)回波特征

廣州多普勒雷達(dá) 0.5°仰角反射率因子產(chǎn)品顯示，2014年9月16日下午到晚上，1415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”外圍不斷有螺旋雨帶自珠江口西側(cè)的珠海斗門、江門臺(tái)山新會(huì)一帶北上影響佛山，產(chǎn)生三水區(qū)白坭龍卷的對(duì)流風(fēng)暴母體是來(lái)自第5條影響珠江口西側(cè)的臺(tái)風(fēng)外圍螺旋雨帶。16日22:30，產(chǎn)生三水區(qū)白坭鎮(zhèn)龍卷的對(duì)流風(fēng)暴還在江門市鶴山境內(nèi)，最強(qiáng)反射率因子為58 dBZ，隨后對(duì)流風(fēng)暴向西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度短暫減弱(53 dBZ)，22:42-22:54風(fēng)暴影響佛山南海區(qū)九江、西樵鎮(zhèn)，23:00風(fēng)暴開始進(jìn)入三水區(qū)白坭鎮(zhèn)南部，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，最強(qiáng)反射率因子達(dá)63 dBZ，此時(shí)該單體風(fēng)暴已經(jīng)呈現(xiàn)出低層鉤狀回波和與暖濕氣流相連接的入流缺口回波等特征，屬于微型超級(jí)單體風(fēng)暴(圖略)。23:06-23:18，風(fēng)暴自南向北影響白坭鎮(zhèn)，鉤狀回波和入流缺口回波變得更為明顯(圖6a1～圖6a3)。圖6b1～圖6b3是和圖6a1～圖6a3同時(shí)刻的0.5°仰角平均徑向速度對(duì)比圖。23:06-23:18，雷達(dá)在微型超級(jí)單體風(fēng)暴勾狀回波附近持續(xù)探測(cè)到強(qiáng)中氣旋。23:06，中氣旋旋轉(zhuǎn)速度為24 m/s，底高約0.8 km，最大入流速度和出流速度中心距離約為2.6 km；23:12，中氣旋直徑縮小至1.0 km左右，并且在中氣旋中心首次探測(cè)到龍卷渦旋特征(TVS)，TVS切變?yōu)?8.0 m/s，底高約0.8 km；23:18，中氣旋出流速度出現(xiàn)速度模糊，退速度模糊后值為34 m/s，中氣旋旋轉(zhuǎn)速度為19 m/s，達(dá)到了中等到強(qiáng)的中氣旋標(biāo)準(zhǔn)，在中氣旋中心仍然探測(cè)到像素到像素的小尺度強(qiáng)切變(類似于TVS，只是沒有達(dá)到其判別閾值)，切變值為38 m/s。23:20前后，在三水白坭鎮(zhèn)下灶村附近出現(xiàn)龍卷，龍卷出現(xiàn)在微型超級(jí)單體風(fēng)暴右后側(cè)的鉤狀回波頂端、中氣旋中心及類TVS附近(圖6)。鉤狀回波和強(qiáng)中氣旋持續(xù)了4個(gè)體掃，TVS或類TVS持續(xù)了2個(gè)體掃，強(qiáng)中氣旋出現(xiàn)14 min、TVS出現(xiàn)8min后龍卷出現(xiàn)。23:24后鉤狀回波、中氣旋及TVS消失，回波強(qiáng)度明顯減弱。

為了進(jìn)一步揭示風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)及其生消過程，分別沿著圖6a1～圖6a3中的線段AB在反射率因子勾狀回波附近、中氣旋中心附近做垂直剖面(圖7)。從反射率因子垂直剖面可見，微型超級(jí)單體風(fēng)暴發(fā)展高度不高，垂直伸展高度基本在8 km以下，50 dBZ以上回波高度主要在3 km以下，呈現(xiàn)出低質(zhì)心的特點(diǎn)。從徑向速度垂直剖面可以看到，中氣旋伸展厚度2 km以下，平均直徑1.6 km。所以，臺(tái)風(fēng)龍卷母風(fēng)暴屬于低質(zhì)心微型超級(jí)單體，其中氣旋的尺度比較小，垂直伸展高度比較低。

圖5 2014年9月16日“海鷗”臺(tái)風(fēng)外圍龍卷發(fā)生前廣東地面區(qū)域自動(dòng)站風(fēng)場(chǎng)分布

圖6 2014年9月16日23:06-23:18廣州雷達(dá)0.5°仰角雷達(dá)回波特征(黑色三角形為龍卷大致發(fā)生地，白色圓圈為中氣旋，黑色圓圈為TVS或類TVS)

4 相似路徑臺(tái)風(fēng)有/無(wú)龍卷環(huán)境條件分析

查找歷史相似路徑臺(tái)風(fēng)，發(fā)現(xiàn)近年來(lái)與1415號(hào)“海鷗”路徑最為相似的個(gè)例有1409號(hào)“威馬遜”(圖8)。1409號(hào)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”于2014年7月12日14:00在西北太平洋洋面上生成；7月18日15:30前后，在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海首次登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力有17級(jí)(60 m/s，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng))；19:30前后，在廣東省徐聞縣龍?zhí)伶?zhèn)沿海再次登陸(超強(qiáng)臺(tái)風(fēng))；之后“威馬遜”穿過雷州半島后，進(jìn)入北部灣，并于19日7:10前后在廣西防城港市光坡鎮(zhèn)沿海第三次登陸， 登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力仍有15級(jí)(48 m/s)。

“海鷗”與“威馬遜”都是2014年的臺(tái)風(fēng)，兩者路徑非常相似，特別是后期的路徑，基本上達(dá)到了高度重合的狀態(tài)(圖8藍(lán)色虛線框)，兩個(gè)TC在中國(guó)大陸首次登陸的地點(diǎn)完全相同(都在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸)，二次登陸的地點(diǎn)也非常接近(都在徐聞縣南部沿海)；強(qiáng)度上看，“威馬遜”比“海鷗”強(qiáng)很多，“威馬遜”是超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(17級(jí))，“海鷗”是臺(tái)風(fēng)(13級(jí))；登陸后的位置和移動(dòng)路徑來(lái)看，“威馬遜”位置更偏北。

根據(jù)對(duì)歷史上的佛山臺(tái)風(fēng)外圍龍卷統(tǒng)計(jì)，“威馬遜”這種臺(tái)風(fēng)路徑及其登陸后所處的位置等條件似乎更有利于其外圍雨帶在佛山產(chǎn)生龍卷，但實(shí)況“威馬遜”過程佛山并沒有龍卷出現(xiàn)。其中的原因應(yīng)該是多方面的，值得深入探究。下面主要從環(huán)境條件方面進(jìn)行分析。表2給出了當(dāng)TC中心位于最有利于佛山出現(xiàn)龍卷的位置(廣東湛江到廣西東南部或北部灣一帶[22])時(shí)，距離佛山最近的清遠(yuǎn)探空站的“海鷗”與“威馬遜”過程的關(guān)鍵大氣環(huán)境參數(shù)對(duì)比。從表2可以看出，兩個(gè)過程的 0～6 km垂直風(fēng)切變分別為3.5×10-3/s、3.1×10-3/s，都達(dá)到了Thompson等[31]統(tǒng)計(jì)的下限，差異并不明顯。兩個(gè)過程的環(huán)境參數(shù)明顯差異體現(xiàn)在0～1 km的低層垂直風(fēng)切變和風(fēng)暴相對(duì)螺旋度SRH上。從0～1 km低層垂直風(fēng)切變來(lái)看，兩次過程雖然都達(dá)到了Thompson等的統(tǒng)計(jì)平均值，但“威馬遜”過程的0～1 km垂直風(fēng)切變與“海鷗”相比，明顯偏小。再?gòu)腟RH來(lái)看，“威馬遜”過程的SRH與“海鷗”過程相比也明顯偏小，“威馬遜”過程的SRH 只有70 m2/s2，遠(yuǎn)沒有達(dá)到Davies[32]統(tǒng)計(jì)得出的有利于超級(jí)單體風(fēng)暴產(chǎn)生的最低閾值150 m2/s2。所以，“威馬遜”過程的環(huán)境條件不利于微型超級(jí)單體風(fēng)暴的出現(xiàn)，實(shí)際雷達(dá)上也沒有監(jiān)測(cè)到微型超級(jí)單體風(fēng)暴。在這里需要特別說(shuō)明一下超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”過程，雖然“威馬遜”是建國(guó)以來(lái)登陸廣東的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，但可以看到其在珠三角地區(qū)呈現(xiàn)出的環(huán)境條件并不是很有利。這也表明，臺(tái)風(fēng)外圍龍卷除了與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑及其登陸后臺(tái)風(fēng)中心所處位置等因素有關(guān)外，臺(tái)風(fēng)登陸后的大氣環(huán)境條件是否有利也是至關(guān)重要的。由此可以得到初步結(jié)論，SRH越大，0～1km低層垂直風(fēng)切變?cè)綇?qiáng)，出現(xiàn)超級(jí)單體風(fēng)暴的可能性越大，龍卷發(fā)生的概率也越高。更確定的結(jié)論還需要通過更多相似個(gè)例作進(jìn)一步分析驗(yàn)證。

圖7 2014年9月16日23:06-23:18廣州雷達(dá)垂直剖面特征

臺(tái)風(fēng)編號(hào)時(shí)間有/無(wú)龍卷0～6km風(fēng)切變/(10-3/s)0～1km風(fēng)切變/(10-3/s)SRH/(m2/s2)1415“海鷗”2014/9/16/20:00 有3.513.92271409“威馬遜”2014/7/19 08:00無(wú)3.112.470

圖8 臺(tái)風(fēng)1415號(hào)“海鷗”和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)1409號(hào)“威馬遜”路徑

5 結(jié)論和討論

利用常規(guī)氣象觀測(cè)、廣東區(qū)域自動(dòng)氣象站、廣州多普勒天氣雷達(dá)等資料，分析2014年9月16日夜間發(fā)生在臺(tái)風(fēng)“海鷗”外圍的廣東省佛山市三水區(qū)龍卷的天氣背景、物理量參數(shù)、自動(dòng)站特征和雷達(dá)回波演變等觀測(cè)事實(shí)，主要結(jié)果如下。

(1)此次龍卷是在臺(tái)風(fēng)“海鷗”登陸后的外圍螺旋雨帶中產(chǎn)生的，龍卷出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向的右后側(cè)，強(qiáng)度為EF1級(jí)，屬于弱龍卷。龍卷發(fā)生時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心位于越南廣寧省潭河縣境內(nèi)(北部灣西北側(cè)近岸陸地)，強(qiáng)度處于減弱階段，但仍維持在強(qiáng)熱帶風(fēng)暴量級(jí)，符合歷史佛山臺(tái)風(fēng)外圍龍卷發(fā)生的統(tǒng)計(jì)特征。

(2)龍卷產(chǎn)生的天氣背景和環(huán)境條件是有利的。200 hPa的輻散抽吸作用、500 hPa到925 hPa強(qiáng)的東南急流軸走向一致、位置接近且上下疊加在珠江口附近，形成中低空強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，配合地面中尺度輻合線和弱冷空氣入侵，使得各層天氣形勢(shì)的綜合配置有利于超級(jí)單體風(fēng)暴龍卷的發(fā)生。臨近的清遠(yuǎn)探空表現(xiàn)為較小的對(duì)流有效位能(175 J/kg)，低抬升凝結(jié)高度(430 m)，較強(qiáng)0～6km 深層風(fēng)垂直切變(3.5×10-3/s)與強(qiáng)的0～1 km低空風(fēng)垂直切變(13.9×10-3/s)以及大的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(227 m2/s2)。

(3)產(chǎn)生龍卷的對(duì)流風(fēng)暴屬于低質(zhì)心的微型超級(jí)單體風(fēng)暴，速度圖上低層有強(qiáng)中氣旋存在，中氣旋中心伴有TVS，中氣旋的尺度比較小、垂直伸展高度比較低，中氣旋與TVS分別較龍卷提早約14 min和8 min出現(xiàn)。龍卷出現(xiàn)在微型超級(jí)單體風(fēng)暴右后側(cè)鉤狀回波頂端、TVS附近。

(4)對(duì)比了相似臺(tái)風(fēng)路徑下1415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”(有龍卷出現(xiàn))和1409號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”(無(wú)龍卷出現(xiàn))的環(huán)境條件。兩個(gè)過程環(huán)境參數(shù)明顯差異體現(xiàn)在0～1 km的低層垂直風(fēng)切變和SRH上，后者的0～1 km垂直風(fēng)切變和SRH均明顯偏小，不利于微型超級(jí)單體風(fēng)暴的出現(xiàn)。所以，0～1 km低層垂直風(fēng)切變和SRH越大，出現(xiàn)超級(jí)單體風(fēng)暴的可能性越大，龍卷發(fā)生的概率也越高。更確定的結(jié)論還需要通過更多相似個(gè)例歸納證實(shí)和高分辨率的數(shù)值模式深入研究。