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说说长江沉船事件的始作俑者,龙卷风 | 博物馆

 真友书屋 2015-06-04

 

6月1日晚,客船“东方之星”在长江湖北段水域沉没。这艘客船上载有458人,乘客大多为“夕阳红”老年旅游团的成员。他们的亲属聚集在旅行社,等待着任何最新消息,有的人在哭泣,有的人在质问,还有的只是静静坐着,说不清是悲伤还是迷茫。谁也没有想到,本应快乐而放松的旅行,会转眼变成沉船事故。

经过初步调查,事故元凶是入夜后刮起的一场龙卷风。在强风和暴雨中,客船迅速翻沉。由于整个过程太过迅速,大部分乘客都被困在沉船中。但在许多人看来,一艘载客数百人的大型客船居然在平静的内河航道被风吹倒,这样的解释太过匪夷所思。人们大多抱着这样的念头:在科技发达的现代社会,只要管理严格,自然灾害完全是可以预防的小问题。于是,关于船体设计、超载运营、气象预报的质疑见诸网络,把矛头指向人为失误。那个最可能的嫌犯——龙卷风,反而少有人提审。


长江沉船打捞


由于龙卷风在中国并不频繁,所以公众对龙卷风的印象就是好莱坞灾难电影中昏黄色的旋转风柱,刻板得近乎不真实。但如果我们把视线转向龙卷风频繁的美国,就会发现美国人与龙卷风的抗争贯穿了并不漫长的美国历史。即使时至今日,这场抗争依然在继续。


被诅咒的大平原

当欧洲人最先移民新大陆时,他们的定居点是美国东北的新英格兰地区。新英格兰地区地势崎岖,冬季漫长而寒冷,并不适宜农耕。但凭着清教徒式的毅力和来自欧洲的物资输送,欧洲移民还是在北美的东海岸顽强生存下来,还建立起了波士顿和纽约这样的伟大城市。随着殖民地人口的增长,殖民者开始向大陆的内部扩张。从新英格兰向西,直到落基山脉,是一望无际的中部平原。密西西比河从北向南贯穿整个平原,不但留下肥沃的土壤,还给动植物提供珍贵的水。对于殖民者来说,这是一片充满农业潜力的沃土。

美国中部平原


但殖民者必须先消除原住民印第安人。印第安人是从白令海峡跨海而来的黄种人,已经在中部平原生活了数万年。他们过着原始的采集和狩猎生活,对自然保持着天生的崇敬。当殖民者在东海岸登陆时,印第安人还帮助过这些异乡异客。但自以为文明开化的白人,很快忘了自己曾经的满口感谢,利用复杂的法律条文,骗走印第安人的土地。印第安人难以正面抵抗白人武装,只能借着地形打游击。在某一次不起眼的伏击中,印第安人成功把殖民军队诱入一片被风吹倒的树林,却再次战败。胜利的殖民者忙着瓜分掠夺来的土地,当然不会花时间思考树木东倒西歪的原因。


印第安战士


这片树林正是被龙卷风刮倒的。在南北贯通的中部平原,来自南方墨西哥湾的暖湿空气和来自北方加拿大的干冷空气相会。暖空气上升,冷空气下沉,会造成强烈的对流天气。成片的雷暴蔓延成百上千公里。阴云密布之下,闪电划破低沉的天空,暴雨无情的洗刷着土地。在偶尔的情况下,对流中的上升和下沉运动正好能把水平方向上的剪切风,扭曲成竖直方向的龙卷风。狭窄气柱强烈旋转,能裹挟着尘土和水滴,从地面直通云层底部的漏斗状云。印第安人畏惧的见证着龙卷风的伟力,相信它神秘的力量能祛除人间的邪恶。龙卷风也不负印第安人的期望,一次次摧毁白人的农田和房舍,成为殖民者的噩梦。

中部平原强龙卷风的形成过程


美国中部平原是世界上龙卷风最频繁的地区,每年多达上千次,几乎是排名第二的加拿大的十倍。这个地区也因此被冠上了“龙卷风走廊”的恶名。广阔的平原地形能孕育超大规模的雷暴,从而诱发成群结队的龙卷风。尽管强龙卷风只占所有龙卷风的1%,但它们也最具破坏性。强龙卷风的中心气压很低,能吸引周边空气会聚并旋转上升。水平风速能超过每小时300公里,相当于一辆呼啸而过的F1赛车。竖直风速也能与水平风速相当,能凭风力举起一头公牛。中部平原那些木结构的房屋完全不够龙卷风下酒。强风能轻易的揭开房顶,再把整个房屋撕扯成碎屑,夹杂在风中带到上百公里之外。

龙卷风灾害


唯一值得庆幸的是,龙卷风的强风区最多只有数公里宽,而大多数龙卷风只有几十到数百米宽。龙卷风的持续时间也不长,从几分钟到三四个小时不等,走过的距离也不超过四百公里。在空旷的中部平原,一座房子遭遇龙卷风的概率不到万分之一。更多的时候,龙卷风在旷野倏然形成,再在几十公里后逐渐消散,不在史书上留下任何印记。然而,历史上偶尔记录下的龙卷风灾,也足以触目惊心。


水上悲歌

好莱坞大片总把龙卷风拍成昏黄的颜色。那是陆上发生的夹杂着尘土的龙卷风。基于类似的原理,龙卷风同样能发生或移动到水上,把大量水滴卷入高空,成为银灰色的水龙卷。而1840年Natchez龙卷风移动密西西比河面上时,造成了大量船只翻沉。这起一百多年前的平行事件,早已在警示龙卷风对内河航运的威胁

Natchez城地址


Natchez城建于1716年,是密西西比州最早建立的城市之一,历史比美利坚合众国还要悠久。Natchez位于密西西比河沿岸。从城中的码头出发,平底的内河船舶可以一路驶往墨西哥湾。正如那个时代的中部城市一样,Natchez得益于19世纪蓬勃发展的棉纺工业,成为重要的棉花集散地。黑奴们在大平原上种植和收获棉花,从Natchez装船,在新奥尔良转运成海船,最终运往遥远的英国。蒸汽机推动棉纺机,大规模的生产出棉布,最终销往全世界。Natchez成为刚刚兴起的全球贸易的重要一环。

密西西比河航运


庄园老爷和棉花商人享受着英国茶,悠闲的欣赏着码头的繁忙景象。天色异常阴沉,但绅士们并不担心。反正他们待在室内或船上,不用像黑奴一样经历风吹雨淋。老爷们不知道的是,一场龙卷风正在30公里外的树林中形成。龙卷风快速移动,把树木都连根拔起。猎人和伐木工眼看着轰隆隆的龙卷风巨人,却无法向远方的Natchez城警报——无线电和电话还是未来的发明。他们除了目瞪口呆,也只能念着上帝的名字为城中人祈祷。

被龙卷风拔起的树木


在Natchez城,天色进一步昏暗。虽然才午后光景,室内的老爷们不得不点起蜡烛,才能费劲的阅读。但老爷们的午后阅读很快被打断。他们听到窗外聒噪的风声,忍不住探出头查看。在大地和云层间,一个宽度超过一公里的黄色龙卷风柱耸立着,足以打破任何绅士的优雅淡定。但为时已晚,龙卷风直直走入城市,推倒成排的建筑。烟囱和壁炉都被吹到了天空。断壁残垣之下,幸存者瑟瑟发抖。


几乎所有的建筑都被重创,更有48人在陆上丧命。这已经是一场大灾难,但当龙卷风移动到密西西比河上时,更大的灾难发生了。在码头和河面上,大约有100多条用于内河航运的平底船。这些船只不能像建筑物一样被固定在地面,因此更容易被风吹翻。伴着强风,一向平静的密西西比河掀起2米高的浪,转眼间能把满载棉花或乘客的驳船掀翻。大多数船员都来不及反应,永眠在密西西比河底。船员和乘客的死亡人数达到269人,而最终救回的驳船只有7条。

Natchez城公墓,纪念龙卷风中一位叫John Smith的死者


1840年Natchez龙卷风是历史上第二严重的龙卷风,死亡人数为317人,是最严重的三州龙卷风的一半。但我们永远也无法忽视Natchez龙卷风。在那个黑奴横行的时代,黑奴的死亡人数并未纳入伤亡人数的统计,所以Natche龙卷风的伤亡完全有可能与三州龙卷风比肩。


致命龙卷风

由于许多龙卷风发生于偏僻的荒野,所以现在还不能定论龙卷风所能达到的最强风力。但如果说起龙卷风的灾害性,则无过于1925年3月18日的三州龙卷风。正如中部平原经常发生的那样,这场龙卷风暴实际上包含了多个龙卷风。其中最强的龙卷风走过了300多公里的距离,从密苏里州开始,经过伊利诺伊州,一直到达了印第安纳州。这一单场龙卷风就造成了695人死亡,成为美国历史上最严重的龙卷风灾。

三州龙卷风的路径


这一天早晨,人们在宁静中醒来。空气中温暖而潮湿,正归功于从墨西哥湾输送来的暖湿气团。由于气温比平时高了10度,地里的农民几乎能感受到初夏的炎热。与此同时,轻盈的暖湿空气悄悄上升,在空中凝结成云。天色逐渐变成灰色,又变成黑色。空气潮湿得几乎能拧出水,雨滴也开始落下。一场风暴正在酝酿,很有霸占天下的势头。有经验的农民已经开始往家赶路:住在这个空旷的大平原,鬼知道会发生什么。

冷暖气团相会:龙卷风的舞台


龙卷风刚开始还只是热身。在起点附近的小镇Ellington,龙卷风杀死了一个农民。随后的Annapolis小镇,它摧毁了90%的建筑并带走4条人命。强风与地面剧烈摩擦,发出巨大的噪音。建筑物被撕成碎片,乘着风向天国漫游。龙卷风还调皮的把奶牛抬离地面,再扔到房顶上。这头奶牛在这场奇妙空中旅行中活了下来,远比那些被埋在废墟中的死者幸运。密苏里人目送龙卷风晃悠着离开,才敢松口气,抓紧时间清理龙卷风留下的狼藉。

飞舞的奶牛


在伊利诺伊州,这场龙卷风展示了它完全的威力。它前行的道路上是居住着上万人的Murphysboro城。作为繁华的铁路枢纽,这个城市不乏砖瓦建成的建筑。但在龙卷风面前,这些楼房像木屋一样不可靠,砖墙轻易破裂坍塌。砖块儿被风挥舞着,像子弹一样夺取性命。一名汽车销售员的后脑勺被砸中,眼球都从眼眶中弹了出来。除了这位倒霉的汽车销售,还有233人同样死于这场龙卷风,大多是被困于建筑物的妇女和孩子。铁路线也被彻底破坏,Murphysboro城因此失去了铁路枢纽的地位。龙卷风让这座城市彻底衰落。

Murphysboro被摧毁的建筑


龙卷风继续前进,接着收割了数百条人命,才在印第安纳州逐渐消散。这场大灾祸吸引了美国公众的注意力。记者们发现,自己居然没法找到一个官方词语来描述这场风灾——由于预报困难,美国气象局禁止在预报中使用“龙卷风”这个词,以免造成公众恐慌。即使现代监测网络还要等到20多年后才能真正建立,但当地民众已经自发组织起来,通过肉眼观察和无线电来发布龙卷风预警。毕竟,谁也不想再经历一次三州龙卷风那样的灾难。


与风抗争

20世纪上半叶,美国气象局一直懦弱的不敢发布龙卷风预报。媒体拿这一点大做文章,但没有哪个气象学家敢拍着胸脯来做龙卷风预报。龙卷风是小尺度的强对流现象,能在短时间内迅速形成和消失,所以很难直接观察。而对于容易观察的大尺度气象条件来说,又对龙卷风的发生缺乏指导意义。即使大尺度气象条件完全相似,龙卷风也不一定发生或不发生。美国气象局担心不准确的预报会伤害公众的信心,所以宁可放弃整个预报业务。


经过第二次世界大战,气象预报得到长足的发展。气象学家能以简单的科学理论来解释中纬度天气,而雷暴的相关理论也建立起来。由于战争需要,气象学家建立了由地面观测站、高空气球、雷达等组成的现代观测网络,终于可以在大区域立体的了解气象动态。无论是纽约的寒潮,还是洛杉矶的降水,都可以相当准确的预报。中部平原的农民看到希望,那龙卷风预报是不是快要实现了?很快,气象学家做出了一次成功的尝试,尽管成功的一大半原因要归功于运气。

预报龙卷风的两位气象学家


1948年,气象学家Fawbush和Miller为奥克拉荷马城的空军基地发出龙卷风预报。几天前,龙卷风刚刚袭击了这个空军基地,造成了数千万美元的损失。这两位气象学家根据最新的气象观测,发现相同的气象条件正在重复,所以可能有新的龙卷风形成。这次成功的预报为空军基地减轻了损失。但两位气象学家也承认预报的主观性。龙卷风完全有可能不发生,或者偏出空军基地几十公里远。无论如何,他们重新树立了公众对龙卷风预报的信心。随后,美国气象局重启了龙卷风预报项目,通过数值计算、雷达和通信网络,建立了一个完整的龙卷风预警系统。

降水雷达和多普勒雷达中的龙卷风特征


当然,预警系统只能在龙卷风发生前十几分钟做出相对精准的预报。一些龙卷风必须在其发生后,才能准确定位和追踪。在这种情况下,如果没有防灾预案,民众根本不可能短时间内降低风险。事实上,民众防灾意识的增强,才是龙卷风伤亡率日渐降低的关键。中部的居民用更加坚固的材料建造房屋,并且预留地下室或在房屋中心设置避难间。这些避难设施能有效的保护屋主度过风灾。即使在缺乏防灾设施的情况下,民众也能用正确的方式来降低风险:一位妇女在龙卷风来临前躲进浴缸。虽然浴缸最终被风拖出去百米远,但这位妇女在浴缸的保护下只是遭受了轻微的皮肉伤。

浴缸中避难的一家人


美国成熟的预报系统为世界树立了典范,但美国人与龙卷风的抗争并没有结束。就在2014年,阿肯萨斯的龙卷风就造成了35人死亡,经济损失高达十亿美元。我们对龙卷风的理解依然很粗浅,许多理论难题并不会轻易解决。即使增加硬件投入,我们也不能从本质上提高对龙卷风的预报能力。可以预见,在相当长的一段时间内,龙卷风都会作为人理解自然的标尺,提醒人们对自然永恒的无知。

美国总统奥巴马视察阿肯萨斯遭受的龙卷风灾害


文/ Vamei Z

我是Vamei,射手座,不靠谱。方脸,小眼,脑洞过大。在读气象学博士,用GPS看天空,本科却在研究太空。IT技术博主,写Python写大数据,业余却在搞App。历史这个傲娇的爱好,全靠朋友扯淡、读《冰与火之歌》、打《文明》培养。期待和你交流。

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