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暴烈的“超级单体” 精选

已有 4200 次阅读 2021-7-7 09:01 |个人分类:文章|系统分类:科普集锦

超级单体.jpg

对流风暴天气系统的发生是大气中不稳定能量释放导致的结果,一般表现为在某一区域出现一个或多个对流单体,不断发展,引起剧烈天气出现。这些单体可以是普通单体或超级单体。对于超级单体,从科学上有相对客观的定义,但简而言之,其在形态上表现得相对孤立,较普通单体发展得更为强烈,造成的影响和产生的破坏力自然也更大,因而也需引起更多关注。

 

超级单体33.gif

总体上,超级单体有如下主要特征:一是仅从外表看,体量较大,覆盖范围可达几十公里;二是垂直对流发展旺盛,螺旋上冲云系强烈时可达20公里以上的高度,伴有庞大的云毡出现,云毡上还会产生冲顶气流,穿越对流层顶进入到平流层下部;三是生命史相对较长,从发生到消亡可持续数小时;四是发展结构完整,强烈的垂直风切变为深厚持久的中气旋发展创造了有利条件,这一中气旋的存在被认为是超级单体的本质特征,使涡旋气流在发展中保持稳定,且在单体内部产生有组织化的上升和下沉气流,也有助于超级单体结构的维持。

 

除以上特征外,超级单体更为直观的特点是伴有某些强天气现象发生,易导致重大影响和危害。如可以产生直径大于5厘米的冰雹、超过30/秒的强风,持续性的强雷电和特大暴雨,特别是在大气不稳定能量存在和垂直风切变等环境条件适宜的情况下,可以伴有不同级别的单个或多个龙卷发生,常会造成较大生命财产损失,需要特别关注。

 

超级单体风暴在世界许多地方都会出现,在我国也常有发生,是一种全球普遍存在的高影响天气类型,而有针对性地对这一强天气系统开展研究始于上个世纪50年代。

 

1962年,美国著名气象学家布朗宁(Browning)正式提出了超级单体 Supercell 的概念,并提出了超级单体二维流场的概念模型。1964年布朗宁又给出超级单体的三维流场模型,清晰地标明了上升气流与下沉气流在单体中的流动走向,分析解释了这种气流结构有利于维持超级单体发展的机理。

 超级单体剖面.jpg

超级单体剖面2.jpg


至今,对超级单体的研究仍在持续,在诸多学者的参与推动下,不断形成了许多新的认识。

 

早期研究超级单体时,最有效的探测工具是雷达,特别是多普勒雷达技术产生后,不但可以发现超级单体内部回波强度的变化,还可以发现风场结构特征,可以连续、直观地监测到单体从形成到消亡的结构演变过程。

 

而气象卫星的发展,则有助于从更宏观的视角观察超级单体的发生发展和移动变化以及周围系统的演变情况,与雷达监测形成互补。如在超级单体上层或冲顶处,可以通过卫星红外信息测算其温度变化,温度越低,表明对流发展越旺盛。

 

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2021517日,一个超级单体风暴群袭击了美国中南部,引发了暴雨、洪水、强风、大冰雹和多个龙卷。路易斯安那州和得克萨斯州遭受灾害最重,得州出现了棒球大小的冰雹,许多树木和建筑物被大风损坏,大面积洪水引发多人伤亡。

 超级单体2 .gif


NOAA-16气象卫星监测到了这次强对流发生时云系发展的信息,早于龙卷出现的强雷电预示将有剧烈天气发生,强烈涌动的对流云体和云顶温度分布特征与变化则体现了风暴发展强度。这些信息都有助于监测预报人员对强天气发展程度和趋势的分析和判断,并及时发布预警信息。

《中国气象报》


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