世界上最大規(guī)模的龍卷風(fēng)追蹤行動

美國氣象學(xué)家正在進(jìn)行世界上最大規(guī)模的龍卷風(fēng)追蹤行動。龍卷風(fēng)可怕而神秘的面紗有望最終被揭開。

2007年5月4日，年輕的氣象學(xué)家邁克·烏姆沙伊德開始跟蹤俄克拉何馬州北部的一場風(fēng)暴。他目睹了雷達(dá)顯示屏上的一個小點如何在短短15分鐘內(nèi)演變成一場猛烈的大雷雨。他后來回憶說：“雷雨來臨的速度真是快得驚人!”這場風(fēng)暴異常猛烈。持續(xù)時間長達(dá)6個半小時，產(chǎn)生了大約22個龍卷風(fēng)。所幸，這場龍卷風(fēng)席卷之處是一片空曠地帶，人口稀少。

晚7時30分左右，烏姆沙伊德使用的預(yù)測預(yù)警龍卷風(fēng)的軟件程序描繪出—個勢頭越來越猛的龍卷風(fēng)的多邊形軌跡，此時它正轉(zhuǎn)向北面，而往北不到32千米的地方有—個1450人的小鎮(zhèn)——堪薩斯州的格林斯堡。烏姆沙伊德知道，這個小鎮(zhèn)此時處于龍卷風(fēng)襲擊高風(fēng)險區(qū)域內(nèi)，哪怕早—分鐘發(fā)出預(yù)警，都能大大減少那里的傷亡人數(shù)。他很快校對了計算機(jī)造成的預(yù)警文字，然后按下按鈕，將警報發(fā)送了出去。

格林斯堡位于被稱為“龍卷風(fēng)巷子”的美國大平原上，生活在這里的人們早已習(xí)慣了暴風(fēng)雨或龍卷風(fēng)即將來臨的警告，特別是在4月至6月龍卷風(fēng)頻發(fā)的高峰季節(jié)里。接到警報后，小鎮(zhèn)人開始進(jìn)行準(zhǔn)備工作：給汽車油箱加滿油，回家關(guān)好門窗，將寵物貓狗關(guān)進(jìn)地下室里……分散在人口稀少大平原上的其他—些小鎮(zhèn)的人們也和格林新堡人一樣，做了大量類似的準(zhǔn)備工作。不過，人們都無從知道即將襲來的龍卷風(fēng)的威力究竟有多大。龍卷風(fēng)預(yù)測的可靠性程度依然很低，平均預(yù)警時間只有13分鐘，誤報率卻高達(dá)75％。在美國中部各州，每年春夏之交，都會遭受大約1000次強(qiáng)度不同的龍卷風(fēng)襲擊，當(dāng)?shù)鼐用裢揽孔詈髱追昼姷念A(yù)警消息找地方躲避起來。

直到15年前，人們對龍卷風(fēng)預(yù)測所需的一些基本數(shù)據(jù)，如龍卷風(fēng)的推進(jìn)速度和形成結(jié)構(gòu)等，還所知甚少。氣象學(xué)家們幾十年來進(jìn)行了各種各樣的嘗試，利用儀器、氣象氣球、小型雷達(dá)系統(tǒng)等對龍卷風(fēng)進(jìn)行探測分析，但成功率仍然很低。龍卷風(fēng)預(yù)測的復(fù)雜性在于：首先，龍卷風(fēng)具有突發(fā)性和短暫性的特點，所以龍卷風(fēng)預(yù)測往往需要與時間賽跑；其次，龍卷風(fēng)是一種致命的極度端天氣現(xiàn)象，接近和觀察龍卷風(fēng)的工作十分危險；第三，觀測龍卷風(fēng)需要一些固定的設(shè)備，如雷達(dá)系統(tǒng)等，為了獲得清晰的觀測圖像和第一手的數(shù)據(jù)資料，觀測設(shè)備必須在離暴風(fēng)中心幾千米之內(nèi)，但在威力強(qiáng)大到足以掀翻房屋的龍卷風(fēng)的襲擊之下，觀測設(shè)備也有被破壞甚至被席卷而去的危險。

在烏姆沙伊德值班的那個5月的夜晚，還有兩位氣象學(xué)家也在堪薩斯州各處巡查，他們拖著沉重的雷達(dá)和其他傳感設(shè)備，跟蹤觀察瞬息變化的天氣，希望能有機(jī)會與龍卷風(fēng)“親密接觸”。他們就是世界最著名的龍卷風(fēng)研究專家：約書亞·沃爾曼和霍華德·布盧斯坦。布盧斯坦還是一位充滿熱情的攝影師，癡迷于龍卷風(fēng)不可思議的威力和壯觀景象，沃爾曼則為未知的挑戰(zhàn)所吸引。在龍卷風(fēng)頻發(fā)的季節(jié)里，兩人和日益壯大的龍卷風(fēng)跟蹤團(tuán)隊一起，像15世紀(jì)的探險者那樣，在遼闊的大地上鍥而不舍地追逐著龍卷風(fēng)的“腳步”。沃爾曼說：“15世紀(jì)探險的目標(biāo)是尋找新大陸，而我們也在以自己的方式尋找‘新大陸’。”

他們追逐龍卷風(fēng)，除了必要的天氣條件之外，依靠的是沃爾曼的技術(shù)創(chuàng)新結(jié)晶——車載多普勒移動雷達(dá)。早在十多年前，沃爾曼就有了這樣的想法：用功能強(qiáng)大、擁有快速掃描能力的大型雷達(dá)來發(fā)現(xiàn)和追逐誕生初期的龍卷風(fēng)。在車載移動雷達(dá)的輔助下，沃爾曼和他的同事將追逐龍卷風(fēng)所獲得的數(shù)據(jù)資料積累起來，到2009年的龍卷風(fēng)季節(jié)開始之初，他們已經(jīng)建立起一個前所未有的龐大數(shù)據(jù)庫，其中包括了141次龍卷風(fēng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)資料。車載移動雷達(dá)擁有可以旋轉(zhuǎn)的大型雷達(dá)天線反射鏡，長達(dá)2.4米的天線不斷向外發(fā)射雷達(dá)微波信號，由雨、冰雹、空中的碎屑，甚至昆蟲反射回來的信號，顯示出風(fēng)暴活動的跡象、趨勢和風(fēng)速等信息。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某處有“雷暴超晶胞”出現(xiàn)時，追逐龍卷風(fēng)行動即刻展開。因為這些“雷暴超晶胞”通常會彼此接近并“成群結(jié)隊”地移動，有可能最終醞釀成一場龍卷風(fēng)。一旦發(fā)現(xiàn)某個“雷暴超晶胞”開始一分為二時，沃爾曼和布盧斯坦就會立即開始跟蹤，因為他們知道這可能是龍卷風(fēng)產(chǎn)生的前兆，盡管他們此時還不能肯定是否會形成一場龍卷風(fēng)。

5月的清晨，天光漸漸褪去。沃爾曼發(fā)現(xiàn)雷達(dá)屏幕上靠近內(nèi)布拉斯加州邊界的地方，出現(xiàn)了一小塊極不穩(wěn)定的地區(qū)。這些變幻莫測的云塊會不會積聚起足夠的能量形成“雷暴超晶胞”呢?沃爾曼帶領(lǐng)他的龍卷風(fēng)追蹤團(tuán)隊離開格林斯堡向北而去，當(dāng)然他們有可能“受騙”，只能碰碰運氣了。

此時，布盧斯坦已經(jīng)在堪薩斯州南部等待了好幾個小時，他在尋找龍卷風(fēng)出現(xiàn)的視覺線索。向西南方向望去，他發(fā)現(xiàn)一場風(fēng)暴正在逼近，有云墻，有側(cè)翼線，北面還有降雨，看起來就像一個正在醞釀中的“雷暴超晶胞”。布盧斯坦帶領(lǐng)他的兩名研究生建立了一個臨時觀測點，安裝在一輛卡車上的X波段多普勒雷達(dá)依靠便攜式電池提供的電源，正在平穩(wěn)地進(jìn)行著掃描操作。令這位經(jīng)驗豐富的“龍卷風(fēng)追蹤者”吃驚的是，“雷暴超晶胞”開始連續(xù)產(chǎn)生一個又一個的龍卷風(fēng)。“太美麗太壯觀了!”布盧斯坦后來說，“彼時彼刻世間仿佛只剩下了你和龍卷風(fēng)。在閃電的照耀下，你可以看到漏斗狀的云團(tuán)從天而降，直奔地面。”盡管電池快用完了，但雷達(dá)還是記錄下了威勢越來越猛的龍卷風(fēng)產(chǎn)生的過程。布盧斯坦說：“這是我所見過的最可怕的龍卷風(fēng)。”

晚9時36分，一大團(tuán)旋轉(zhuǎn)的氣團(tuán)以大約每小時40千米的速度向北推進(jìn)，布盧斯坦和他的團(tuán)隊坐上卡車往回趕。15分鐘后，他們“攔截”到的一個龍卷風(fēng)沿著格林斯堡的一條主要大街橫掃過去。像老鷹撲小雞一樣將整個小鎮(zhèn)拔起并抓到天空，然后將撕裂的碎片拋回地面。在這次龍卷風(fēng)襲擊事件中，格林斯堡有11人死亡，60人受傷。這是自1999年以來威力最大的一次龍卷風(fēng)，估計最高風(fēng)速達(dá)到每小時330千米。格林斯堡小鎮(zhèn)幾乎被摧毀殆盡。

幾分鐘看，電臺公布了這一毀滅性的龍卷風(fēng)消息。開車回到諾曼后，布盧斯坦覺得心里非常難受，那么多人死亡，一個城鎮(zhèn)被從地球上抹去。沃爾曼稱他們的這次龍卷風(fēng)預(yù)測失誤為“徹底的失敗”。

早在12歲時。愛好觀察天氣的沃爾曼就在費城郊區(qū)家里的后院建了一個小氣象站一一個小木棚，里面放著溫度計和濕度計。上高中時。他用暑期打工賺來的錢買了一套價值220美元的溫度計和氣壓記錄儀。長大后，沃爾曼成為一名雷達(dá)專家，但現(xiàn)在他已將他的研究重點從雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)到了“風(fēng)暴追逐”技術(shù)領(lǐng)域，一個將由他和他的團(tuán)隊帶來革命性變化的領(lǐng)域。

沃爾曼第一次構(gòu)思車載多普勒移動雷達(dá)是在1993年，當(dāng)時他遇到了來自一些同事的懷疑和阻力。他回憶道，“他們說‘這根本行不通，你無法將一個龐大的雷達(dá)帶到現(xiàn)場，你無法一邊駕駛一邊操作雷達(dá)。你的電腦系統(tǒng)會崩潰’。此外，還有各種各樣的困難，包括技術(shù)上的和后勤上的。”美國大氣研究中心也不同意他的想法。

沃爾曼并沒有因此泄氣。一位資深科學(xué)家曾這樣評論沃爾曼：“他是這樣一種人。如果有了一個設(shè)想，并不會為沒錢買這樣那樣的設(shè)備而擔(dān)心，他會去求、會去借，甚至?xí)ァ怠獰o論用什么方法，一切困難都阻止不了他的決心。”沃爾曼利用研究中心廢棄的設(shè)備和軍事部門多余的“垃圾”，在短短4個月里就拼湊出了一臺雷達(dá)車樣車。

1995年，在被命名為“旋渦”的龍卷風(fēng)跟蹤大型氣象調(diào)查項目的最后幾天里，沃爾曼和他同為氣象學(xué)家的妻子，以及另一名氣象學(xué)家一起，操縱著車載雷達(dá)，接近以每小時274千米旋轉(zhuǎn)的龍卷風(fēng)外圈，拍攝到龍卷風(fēng)三維圖像。雖然大氣研究中心的安裝在飛機(jī)上的雷達(dá)“埃爾多拉”也能獲得一些重要數(shù)據(jù)，但因運作成本昂貴，很少使用。所以，在過去的十多年里，沃爾曼的移動雷達(dá)車一直是唯一的、最大的龍卷風(fēng)數(shù)據(jù)來源，包括1999年拍攝到的有史以來最強(qiáng)大的龍卷風(fēng)：風(fēng)速達(dá)每小時484千米。

在成功的鼓舞下，沃爾曼建立了“災(zāi)害性天氣研究中心”，旨在探測龍卷風(fēng)究竟能產(chǎn)生多么巨大的能量，并對龍卷風(fēng)進(jìn)行預(yù)測，這些都是災(zāi)害學(xué)研究中最大也最緊迫的挑戰(zhàn)。氣象專家們堅持不懈地對實地觀察和計算機(jī)模擬的結(jié)果進(jìn)行剖析，希望能找出與龍卷風(fēng)誕生有關(guān)的關(guān)鍵性變量。

2008年。美國死于龍卷風(fēng)災(zāi)害的人數(shù)達(dá)到125人，為10年中最高。2009年5月。包括布盧斯坦和沃爾曼在內(nèi)的約80名大氣科學(xué)家集聚一堂，準(zhǔn)備投入一切力量攻克龍卷風(fēng)預(yù)測難題。

這是迄今為止美國最雄心勃勃、規(guī)模最大的龍卷風(fēng)研究計劃，該計劃被命名為“旋渦2”，由美國國家科學(xué)基金會和美國國家海洋和大氣管理局提供研究資金，預(yù)算高達(dá)700萬美元，延續(xù)時間為兩個春季。投入該計劃的車輛多達(dá)40輛，用于裝載移動雷達(dá)、氣象氣球發(fā)射裝置、雨滴測量器等，其中有10輛組成了一個可移動的臨時自動化氣象站網(wǎng)。在龍卷風(fēng)即將到來或到來時，工作人員將快速部署好36個探測器及裝在三腳架上的各種儀器，同時啟用配備了風(fēng)速計的探測器記錄雷達(dá)觀測范圍之外的地面風(fēng)速等信息。

與此同時，曾領(lǐng)導(dǎo)了上一次“旋渦”計劃的著名氣象學(xué)家埃里克·拉斯穆森將利用無人駕駛飛機(jī)在不同高度記錄溫度和相對濕度，而其他研究人員則將龍卷風(fēng)誕生和席卷的過程拍攝下來，以便日后進(jìn)行分析。如果有龍卷風(fēng)襲擊城鎮(zhèn)，一個調(diào)查小組將趕赴現(xiàn)場收集有關(guān)數(shù)據(jù)資料。

一旦完成對“旋渦2，”龍卷風(fēng)追蹤計劃的數(shù)據(jù)分析，氣象學(xué)家或許就能最終揭開龍卷風(fēng)的神秘面紗，并回答以下問題：為什么一些風(fēng)暴會產(chǎn)生威力巨大的龍卷風(fēng)。而另一些風(fēng)暴則只產(chǎn)生一些規(guī)模較小的龍卷風(fēng)?是什么原因令龍卷風(fēng)威力大增，又是什么原因令龍卷風(fēng)漸漸止息……

科學(xué)家希望當(dāng)下一次龍卷風(fēng)到來時，人們不再像以往那樣感到彷徨無措。沃爾曼說，如果能在龍卷風(fēng)到來前一小時發(fā)出可靠的預(yù)警消息，對于龍卷風(fēng)災(zāi)害頻繁的美國中西部的眾多家庭來說，無疑是一個“巨大的成功”。

5月龍卷風(fēng)

2007年5月4日晚。強(qiáng)大的EF5級龍卷風(fēng)在美國堪薩斯州的西部誕生，這場極具破壞力的龍卷風(fēng)將格林斯堡城夷為平地，只有極少數(shù)的建筑殘留下來。這場致命龍卷風(fēng)造成格林斯堡及附近地區(qū)13人死亡，至少60多人受傷。這一夜，該地區(qū)至少有25個龍卷風(fēng)發(fā)生。它們出現(xiàn)在科羅拉多、俄克控何馬州、堪薩斯州和南達(dá)科塔州等地方。

這場空難還遠(yuǎn)沒有結(jié)束。至5月5日，在同一區(qū)域共有84個龍卷風(fēng)發(fā)生；到5月6日，共有14個龍卷風(fēng)發(fā)生。

龍卷風(fēng)的分級

龍卷風(fēng)從0到5可分為6個EF(Enhanced Fujta)。龍卷風(fēng)的破壞力由小到大．可按藤田級數(shù)劃分為F0至F5級，也可按改進(jìn)型藤田級數(shù)劃分為EF0到EF5級6個等級。EF0級的龍卷風(fēng)可能只會損傷樹木，對較為結(jié)實的建筑沒有影響，但EF5級的龍卷風(fēng)就可能把建筑物吹得只剩下地基，甚至可能使高大的摩天大樓發(fā)生扭曲。