什么是龙卷风?龙卷风的形成易发时间地段
导语 此次江苏盐城市阜宁县发生的龙卷风，有专家预测可能达到了EF-3级。那么EF-3级是一个怎样的概念?与之对应等级龙卷风的杀伤力到底有多强?
经气象资料分析和专家初步会商：6月23日下午14时至15时，江苏盐城发生了历史罕见的大风暴雨冰雹雷电等极端天气，初步判断有龙卷风发生。气象部门已经派专家组赴现场进行深入调查分析，并将提供详尽的报告。
天气实况：23日12时-15时，盐城北部受强对流云团影响，出现强阵风、冰雹和强降水等极端天气。
自动气象站的直接观测显示，14:20-15:20 分，阜宁县西南部出现长25公里、宽10公里范围的8级以上短时大风，最大为阜宁新沟镇34.6米/秒(12级以上，时间为14:29分);滨海天汤镇小时最大雨量51.7毫米/小时,阜宁本站47.6毫米/小时;14时30分左右阜宁县城北、陈集一带出现冰雹天气，冰雹直径20～50毫米。
根据雷达遥感观测资料推测，14：19至14：42期间，在阜宁县城西南方约5～10公里处，在南北宽约2公里东西长约15公里的范围内出现10级以上大风并持续20分钟左右。
综合各观测资料和现场信息，初步判断有龙卷发生，但强飑线和强下击暴流等天气系统也可能造成强风，尚待进一步的现场调查和分析确认。气象部门已经邀请北京大学、南京大学等高校组成专家组赴现场对该次强对流天气事件进行深入调查分析，并将提供详尽的报告。
天气成因初步分析：22日至23日，西太平洋副热带高压北抬，其西侧低层有南亚季风和南海季风汇合北上，向江苏北部地区持续输送水汽和热量;与此同时，东北冷涡后部一股较强的冷空气南下，并逐渐影响江苏北部。受冷空气和西南暖湿气流共同影响，苏皖北部大气层结不稳定状态持续增强。至23日午后，江苏中北部附近地区汇聚了大量的水汽，大气层结极度不稳定，在这些强对流天气发生的有利条件下，出现强风、暴雨和冰雹天气。
中国气象局6月22日报送《重大气象信息专报》中，指出23～24日淮河流域将有大到暴雨，局部地区伴有雷暴大风等强对流天气;6月22日18时起，中央气象台连续发布暴雨黄色预警和强对流预报。
中央气象台6月23日06时和10时发布暴雨黄色预警，指出未来24小时苏皖北部有大雨到暴雨，其中江苏北部局地有大暴雨(100～180毫米)，局部地区可能伴有8～9级雷暴大风或冰雹天气;6月23日06时和10时，中央气象台发布的强对流天气预报指出未来24小时江淮北部有强对流天气，有短时强降水和8～9级雷暴大风，局地小时雨强可达70毫米以上，最强时段为23日午后。
江苏省气象局23日12时37分发布暴雨黄色预警信号，指出未来6小时盐城北部将出现50毫米以上强降水，局地伴有强雷电和17m/s以上的阵风。
盐城市气象局6月22日16时市局发布全市天气预报指出中北部大到暴雨，短时阵风7～8级。6月23日13时42分发布雷暴黄色预警信号，预计发生雷电活动，伴有雷雨大风、短时强降水等强对流天气。15时19分变更雷暴橙色预警，预计将出现短时强降水、龙卷、冰雹等强对流天气。
阜宁县气象局6月23日12时57分发布雷暴黄色预警预计发生雷电活动伴有雷雨大风、短时强降水等强对流天气。14时39分变更雷暴橙色预警，提示大部分地区将出现短时强降水、龙卷、冰雹等强对流天气。
目前尚无法对龙卷风进行准确监测和预报。由于龙卷风时空尺度很小，在现有观测网密度下很难精确发现，因此对龙卷风最大风力及其影响程度的判断多数是通过灾后调查确定的。目前世界上只有美国和加拿大发布龙卷风预警，也仅能提前几分钟到十几分钟。
近年来，气候变暖导致我国龙卷风等极端性天气事件频发，如今年广东汕头、海南文昌、江苏盐城等地出现龙卷风，引发人员伤亡。目前，我国对于上述极端天气的监测预报能力还不足，需加强建设。
受灾地区未来天气预报：随着降水系统东移南压，降水进一步减弱，24日上午阵雨并渐止;24日下午到25日以多云天气为主。
龙卷风等级划分 应该如何避险?
此次江苏盐城市阜宁县发生的龙卷风，有专家预测可能达到了EF-3级。那么EF-3级是一个怎样的概念?与之对应等级龙卷风的杀伤力到底有多强?
1971年美国芝加哥大学藤田哲也博士根据龙卷风破坏程度不同，提出了龙卷风等级划分的概念，分为0-5增强藤田级数。
EF0级
风速约合105-137km/h，虽然较弱，但还是足以把树枝吹断，把较轻的碎片卷起来击碎玻璃，一些烟囱会被吹断。
EF1级
风速约合138-177km/h，它们可以把屋顶吹走，把活动板房给吹翻，一些较轻的汽车会被吹翻或刮离路面。
EF2级
风速约合178-217km/h，它们可以把沉重的甘草包吹出去几百米远，把一棵大树连根拔起，货车可以刮离路面。
EF3级
风速约合218-266km/h它们可以把一辆较重汽车吹翻，树木被吹离地面，房屋一大半被毁，火车脱离轨道。昨天发生在阜宁县的龙卷风就是这个级别。
EF4级
风速约合267-322km/h，它们可以把一辆汽车刮飞，把一幢牢固的房屋夷为平地，树木被刮到几百米高空。
EF5级
风速超过了322km/h，房屋完全吹毁，汽车完全刮飞，路面上的沥青也会被刮走，货车、火车、列车全部脱离地面。
龙卷风避险指南
室内防范
1.远离窗和房屋的外围墙壁，躲到龙卷风方向相反的墙壁或小房间内抱头蹲下。
2.在楼上时，特别是农村的楼房内，应立即转移到一楼，暂避到比较坚固的桌子底下或者厕所、储物间内。
室外防范
1.迅速向龙卷风移动的垂直方向逃离，就近寻找低洼地面趴下。
2.远离大树，电线杆，避免被砸、被压或者触电。
3.汽车对龙卷风几乎没有防御能力，所以驾车外出遇到龙卷风时，应立即远离汽车，到低洼地躲避。
为什么龙卷风难以预报?
知道现在是知道未来的第一步，所以为了预报天气，我们必须知道当前的天气是什么。在以前没有计算机的时代，预报员就能通过汇总上来的风力、气压、温度、降水等观测，在地图上画出天气系统，预报出几天后的寒潮或降水。其中最重要的是识别出一些明显的天气系统，如锋面等，然后根据气流情况来判断出走势，看它们未来的发展状况。但这些气象数据是通过相距几十上百千米的气象站收集上来的，所以只能反映一些尺度大的气象系统，比如绵延上千千米的峰面。与锋面相比，龙卷风平均只有几百米宽，最大也只有三四千米。想要借助相距几十千米的气象网络来了解龙卷风，就好像用捕大鱼的网来捞小金鱼，完全无法实现。
美国地表气象站，对于龙卷风来说太稀疏。图片来源：http://www./
那龙卷风是怎么发现的呢?用雷达。地面站点只是观测固定的一个点，但雷达可以覆盖周围数百千米的距离。一旦龙卷风进入到覆盖区域，那么它的一些特征会影响雷达的信号，就可以发现龙卷风了。最常见的雷达是降水雷达。它的信号遇到空气中的水滴衰弱，从而能在雷达屏幕上现实出周围的降水情况。由于带动空气旋转，龙卷风会在降水雷达上显示出一个“钩形”。但许多强龙卷风并不会在雷达屏幕上显示出这一特征。为了检测这些龙卷风，需要用多普勒雷达。这种雷达可以测量靠近或远离雷达站的风速。对于旋转的龙卷风来说，风是环形的，能在很短的距离内从靠近变成远离。
降水雷达与多普勒雷达上的龙卷风。图片来源：spc.noaa.gov因此，多普勒雷达上贴在一起的两个红绿色块儿(分别代表远离和靠近)，就很有可能是龙卷风。
然而，相对于检测龙卷风所需要的网络密度，多普勒雷达站还很稀少。我们前面说了，雷达站覆盖面积是数百千米，而城市与城市的间隔也大概是这个距离。听起来，在每个城市建一个雷达站并不是特别难的事情。但我们要考虑到，地球是一个弯曲的球体，雷达看不到远处的低空。这就好像船只远航时，船身先消失在地平线，我们只能看到耸立的比较高的船帆。同样的道理，雷达监测远处的天空时，也只能看到中高层的天空。可是龙卷风最强烈旋转的部分是在从地面到3千米高度的低空，高空特征并不明显。因此，对于龙卷风这一低空现象来说，雷达的有效监控范围只有几十千米。仅仅是为了看到龙卷风，我们就需要更大密度的建立雷达站。
地球曲度对观测范围的影响。图片来源：news.colostate.edu
美国在中部平原上建了一个密集的雷达网络。毕竟这个地区的龙卷风太过频繁，每年有超过1000次，远远超过中国每年几十次的频率。气象员一旦在雷达上看到龙卷风，能根据基本的气象状况和地形，相对准确的对龙卷风的走向作出预判。警报会通过电视、无线电、网络向公众传播。警报只能比龙卷风早到十分钟左右的时间，但民众可以利用这短暂的时机前往地下室或避难所躲避龙卷风。然而，美国的雷达网络也没能覆盖整个区域，所以每年依然有不少“野生”龙卷风没有被记录。
但对于户外的交通工具来说，短暂的警报时间可能起不了什么作用。户外的汽车很难在短时间内找到一个合格的避难所。很多户外逃生经验对龙卷风也不适用。曾经有这样的案例，车主把车停在水泥桥洞下，自以为安全。但桥洞实际上充当了一个风洞。龙卷风原本超过每小时100千米的风速在这个风洞中进一步加速，把汽车甩出去更远。走出汽车一样不安全，因为龙卷风不但能把人卷走，它所夹杂的高速碎屑能像子弹一样致命。即使航船能下锚固定船身，但这在龙卷风的强风面前微不足道。在龙卷风来袭时，任何交通工具都很危险。
龙卷风袭击后的车辆那有没有办法提前预知龙卷风到来，阻止人们交通外出呢?除了对大型的天气系统进行预判，我们现在可以用电脑程序来计算未来的天气。这样的程序被称为天气模型。天气模型的原理很简单，就是利用已知的物理规律，来在电脑中模拟气象状况。这些程序至少需要知道当前天气状况，特别是基本的物理量：风速、气压、温度和湿度。我们已经知道，对于龙卷风这样的“小鱼”来说，这些输入量是很难观测的。
此外还有计算成本的问题。模型实际上把世界分割成许多小格点。格点必须足够小，模型才有能力代表真实世界。这就好像许多电脑图片，你不断放大，总能看到许多小点和锯齿，它们同样是数字格点化的产物。电脑需要计算和储存格点上的信息。格点越小，计算机负担越重。但如果格点过大，那么模型就像是那些“粗糙”的图片，完全无法代表真实世界。对于龙卷风来说，它的尺寸很小，就好像是照片拍到的一个远方小身影。为了看清这个人的脸，我们必须要很高的分辨率，也就是非常密集的格点。为了能模拟几百米宽的龙卷风，模型格点距离可能要在百米甚至更小的量级。即使最强大的超级计算机，也负担不起这样精度的全球模型。
格点化的模型。图片来源：eoearth.org
即使我们能遍地撒网的建立观测网络，电脑的运算能力都不是问题，龙卷风的警报时间也很难达到一个小时以上。天气是一个复杂的非线性系统，有所谓的“蝴蝶效应”：南美洲一只蝴蝶的振翅，能引发北美的一次龙卷风。更加严格的说法是，初始条件的细微不同，能造成未来结果的巨大差别。就拿龙卷风来说，它经常与中尺度的雷暴伴生。美国气象局看到大面积雷暴时，就会发出“龙卷风预警” (Tornado Watch)。但两次看起来几乎一模一样的雷暴，一个造成龙卷风，另一个就可能没有龙卷风的踪影。因此收到预警的地区，真正发生龙卷风的概率不到千分之一。现实世界尚且如此复杂，电脑模型就更容易犯错了。预报龙卷风时，模型可能会因为小数点十位以后的一个细微差别，导致完全不同的结果。(作家刘慈欣所塑造的“三体”世界，同样是一个难以预报的非线性系统。)
横轴为时间，纵轴为温度。初始时的一点小差别，随着时间变大。图片来源：physicscentral.com
如果把物理方程拆开，会发现对于天气系统来说，地球自转是最重要的线性项，能限制误差的增长。但地球自转对天气的影响与天气系统的尺度相关。那些成功的天气预报，都局限于特定的大尺度天气系统。这些可预报的天气系统尺度大，持续时间长，比如延伸数千千米的锋面，或者持续数星期的中纬度风暴。在这些相对持久天气系统中，地球的自转能发挥作用，把这些天气现象组织成有规律的天气系统。但龙卷风尺度小，发生时间短，其“蝴蝶效应”也愈发明显，长期预报难以实现。
中纬度大尺度系统，才有比较强的可预报性。图片来源：hko.gov.hk
其实在讨论龙卷风预报问题时，已经触到了现代科学的极限。复杂系统的预报，无论是龙卷风、地震、金融，都将是难以解决的问题。对天气事故的问责，不应无视基本的科学事实。
(来源：果壳网)
如何躲避惹不起的强对流
躲避的第一步是关注天气预报。首先，要根据长期、中期及短期天气预报提前进行出行安排，尽量避免在恶劣天气时安排外出活动。
其次，要关注天气预报当中强对流预报落区。在汛期(5月至10月)当中，中央气象台会对强对流天气进行预报，一旦看到自己处于强对流的潜势预报区域内，就要特别警惕。
除此之外，应当学习基本常识，更加透彻地理解和运用天气预报，从而提前防范。
具体来说，当高低空的冷暖温度差很大的时候，即天气十分闷热时，就容易出现强对流。此时，可以通过网页、手机收看雷达图。当雷达图上出现橙色、甚至红色、紫色的回波，并向自己所在城市移动时，就要当心了。一般而言，在雷达图上浅绿色部分表明有可能有降雨，深绿色地区则一定有降雨。亮黄色区域一般对应有10毫米/小时左右的降雨，暖红色雷达回波一般对应有20毫米/小时左右的降雨，并且有可能出现短时雷雨大风、冰雹等强对流天气。目前，手机相应的APP及中央气象台等网站上都可查询雷达图。
总而言之，要主动关注当地气象台的短时临近预报预警。一旦接收到气象台发布强对流的相关预警，就按照预警中的要求，采取相应的防范措施。
那么，当强对流天气发生时，如何防范呢?
简单地说，发生强对流天气时最好减少户外活动，在室内躲避。
如果在室外，遇到雷电时，应立即寻找庇护所，如装有避雷针的房屋、钢盘混凝土建筑物、具有完整金属车厢的车辆等;不要站在空旷的高地;不要在大树下避雨，这里最易受到雷击;不要在开阔的水域和小船上;不要站在高树林的边缘，电线、旗杆的周围和干草堆、帐篷等无避雷设备的高大物体附近;不要靠近铁轨、长金属栏杆和其他庞大的金属物体。同时，应尽量降低重心，并减少人体与地面的接触面积，千万不要躺在地上、壕沟或土坑里，如披上雨衣，防雷效果更好。此外，在野外的人群无论是运动的，还是静止的，都应拉开几米距离，不要挤在一起，也不要赤脚行走。
遇有强降雨时，处于山区地带的群众在暴雨来临时应避开河谷出口地带，避开有滑坡和泥石流的风险地区;当城市发生内涝时，避开短时间内可能快速产生积水的地方，如立交桥下低洼地带、过街地下通道等，遇此地段应当选择绕行。
遇有龙卷风时，人群应立刻离开危险房屋、活动场所或其他简易临时住处，到附近比较坚固的房屋内躲避。躲避龙卷风最为安全的地方是位于地下的空间或场所(如地下室或半地下室)。此外，应迅速朝龙卷风移动方向的垂直方向跑动，在低洼地面、沟渠等躲避，但要远离大树、电线杆、广告牌及围墙等，以免被砸、被压或发生触电事故。如在汽车中，应及时离开，因为汽车本身没有防御龙卷风的能力，一旦汽车和人同时被龙卷风卷起，危害更大。
