武漢5·14 罕見龍卷風天氣氣象服務回顧

毛以偉 方思達 吳翠紅 王曉玲 王珊珊 韓芳蓉 謝萍

引言

氣象服務工作主要為政府防災減災工作服務，超前、準確的氣象服務可以挽救生命于水火之中，減少重大經濟損失。

氣象專家普遍認為，氣候變化會導致極端性天氣增多。2020 年、2021 年湖北省接連出現龍卷風天氣，為氣象專家的結論增添了實證。龍卷風天氣具有突發性強、破壞力大、難以被觀測和預報的特點，是公認難啃的“硬骨頭”，能夠有機會開展龍卷風氣象服務更是少有。李峰、李柏、唐曉文等研究了美國龍卷風近20 年探測研究進展，發現美國的龍卷風平均預警時間達到20 分鐘左右，并針對中國的實際，提出了中國方案。對于我國龍卷風的監測、特征及機理等氣象專家也開展了各類研究。本文以2021 年5 月14 日武漢蔡甸區龍卷風天氣氣象服務為例，分析了龍卷風氣象服務經驗與不足，提出改進意見。

武漢蔡甸龍卷風調查及結論

（一）現場調查情況

武漢龍卷風發生后湖北省氣象局聯合國家氣象中心、中國氣象科學研究院、佛山市龍卷風研究中心的專家開展了實地調查，調查大致沿龍卷風移動路線進行（圖1）。調查自15 日凌晨2:30開始，至17 日結束，先后組織4 批次專業技術人員進入災害現場，針對不同內容開展了災情調查。調查主要采用：實地觀察、測量；拍照取證災情現場；無人機拍攝及路徑跟蹤，測量嚴重受損寬度、明顯受損寬度； 現場采訪、問詢等方式。16 日和17 日專家組先后兩次召開專門會議，就龍卷影響時間、影響距離、路徑、強度級別等進行了研討（圖2）。

圖1 調查組調查路線及順序

調查發現房屋屋頂被掀或倒坍，工棚倒塌；大量樹木折斷（最大直徑60 厘米左右）、倒伏，部分樹木呈扭曲折斷或被擼頂；建筑鐵皮卡在樹上，部分呈扭曲狀；建筑塔吊倒塌，廠房掀頂（圖3 ～圖5）。

圖3 蔡甸區千子山循環經濟產業園工地信號塔（左）、建筑塔吊（右）倒塌

圖4 蔡甸區新集村房屋損毀現場

圖5 蔡甸區友愛村松樹折斷

調查組報告顯示，武漢蔡甸龍卷風生成接地時間大約在20:33，至20:50 左右消失，自西南向東北方向移動，途經蔡甸區友愛村、新集村、祝家村、千子山陵園、官蓮湖，以及經開區軍山經濟開發區和川江池公園，止于小軍山社區。移動速度約為54km/h，全長18km 左右（11km 連續接地），最大破壞直徑1000m 左右，其中11km 左右平均破壞直徑800m 左右。

（二）氣象監測情況

地面自動氣象站監測顯示，龍卷發生前的17:00—19:59，龍卷發生區域基本無降雨。20—23 時，出現間斷降雨，龍卷北部8 公里左右范圍20—23 時累計雨量30～50毫米，龍卷南部3 公里左右范圍20—23 時累計雨量10 毫米左右。

距離事發地最近蔡甸奓山站（Q1509）20:39 監測到極大風速23.9m/s。武漢新一代天氣雷達監測資料監測到蔡甸中南部龍卷發生前后有降水發生，中心回波強度達60dBZ，并出現了典型勾狀回波和速度模糊，退模糊后評估現場風速可達34～39m/s。

（三）災情

據省應急管理部門統計，截至5 月18 日15 時， 武漢經濟技術開發區、蔡甸區突發龍卷風，造成部分村灣房屋受損，大量樹木折斷，部分工棚倒塌，共造成10 人死亡（其中：武漢開發區4 人，蔡甸區6 人），傷230 人，直接經濟損失上億元。

（四）調查結論

根據現場調查相關特點，結合自動氣象站監測和新一代天氣雷達探測情況綜合判定，聯合調查組判定此次龍卷風強度為強（三級）（QX/T 478—2019）（標準見表1），最大風力達17 級。

表1 龍卷強度等級劃分

武漢龍卷風成因初探

一般認為，龍卷風是冷空氣穿過熱空氣層迫使暖空氣急速上升時產生的。武漢龍卷風是在中低層西南暖濕氣流強的增暖增濕作用下，導致武漢上空出現深厚暖中心，并形成低值閉合系統，地面在武漢東部偏東氣流的氣旋性輻合和風速輻合下，導致武漢漢口及蔡甸區異常增溫，發展成暖中心。傍晚前后西風入侵武漢西部，由于冷空氣的抬升觸發作用，在暖中心南界氣溫梯度大值區（蔡甸南部），出現暖空氣急速上升，進而在東、西風輻合作用下，迅速發展成為龍卷風天氣。

氣象服務情況

（一）上級指導服務情況

決策服務：5 月12 日中國氣象局《重大氣象信息專報》（圖6 左）預報5 月14 日至16 日我國中東部地區將有大范圍降雨和強對流過程，湖北有大雨或暴雨，局地有大暴雨，湖北東部將伴有8～10級、局地10 級以上雷暴大風或冰雹天氣。建議加強防范雷暴大風、冰雹等強對流天氣對水陸交通、戶外作業等的不利影響，做好戶外設施等的加固工作。

預警服務：5 月14 日10 時發布強對流天氣藍色預警，指出14 日14 時至15 日14 時，湖北東部和南部有8～10級雷暴大風或冰雹天氣；5 月14 日18時繼續發布強對流天氣藍色預警（圖6右），預 計14 日20 時 至15 日20 時，湖北東部將有8～10 級雷暴大風或冰雹天氣。

圖6 中國氣象局于5月12日 發布《重大氣象信息專報》（左）、中央氣象臺于5月14日18時發布強對流天氣預警服務產品（右）部分截圖（藍色雙下劃線為作者加注）

中央氣象臺在強對流決策服務和預警服務的提前量上都具有相當的前瞻性。在空間分變率和預警信號等級上略顯不足。

（二）當地氣象部門預報服務情況

決策服務：5 月12 日，湖北省氣象局向湖北省委、省政府及省應急委成員單位發送《重大氣象信息專報》，指出13～16 日，湖北省有強降雨過程發生，伴有強對流天氣。并重點提及武漢等地位于強降雨中心，有暴雨到大暴雨天氣過程，局地有短時雷雨大風強對流天氣，雷暴大風可達8～11 級。14 日上午發布《天氣快報》1 期，再次明確14～15 日武漢有暴雨雷電大風天氣。建議加強防范雷暴大風天氣對水陸交通、戶外作業等的不利影響，注意高空和臨時搭建物、港口設施等的檢查和加固工作。

預警服務：5 月14 日20 時15 分指導武漢市氣象臺發布大風黃色預警信號；武漢市氣象臺5 月14 日20 時18 分發布大風黃色預警信號，預計未來3 小時，蔡甸、東西湖區局部有8～10 級大風；隨后，其于5 月14 日20 時29 分又發布大風黃色預警信號，預計未來3 小時，經開區、漢陽、硚口、江漢、江岸、黃陂局部有8～11 級大風（圖7）；武漢中心氣象臺5 月14 日20 時49 分發布大風橙色預警信號（圖8），預計未來3 小時，武漢地區有10～12 級雷暴大風，可能有龍卷，請注意防范。該條提示有龍卷的大風橙色預警信號通過三大運營商發布短信至用戶達672 萬多。

湖北省氣象部門在強對流預警服務提前量上較上級遜色，但在空間分變率和預警信號等級上占上風。

（三）聯動響應服務

一是上下聯動響應。14 日20 時15 分指導武漢市氣象臺于20:18 發布大風黃色預警信號，蔡甸區氣象臺20:24 隨之發布，預計未來3 小時，蔡甸局部有8～10 級大風，請注意防范。20 時49 分發布大風橙色預警信號，武漢市和蔡甸區氣象臺隨即響應發布相應預警信號，提出對龍卷的提示預警。

二是部門聯動響應。大風預警信號在城綜委災害天氣指揮調度、應急聯動工作等QQ 群中實時發布。為中石油、中石化、長江環保集團湖北公司、地鐵11 號線項目部和主要旅游景區、旅行社、在建工地提供點對點預警。

（四）災后應對服務

（1）第一時間緊急部署。蔡甸區出現龍卷風后，湖北省領導高度重視，湖北省氣象局負責人陪同代省長迅速趕往受災現場，組織開展救災服務。隨后召開專題會議，部署應急處置工作。

（2）迅速出動開展災調。湖北省氣象部門連夜組織專家赴受災現場進行現場氣象服務和災情調查，開展技術勘察、組織實況反演、分析成災原因，并第一時間電話向中國氣象局值班室報告。

（3）關鍵時刻權威發聲。國省市聯動，派出記者深入一線采訪，通過融媒體途徑及時跟進發聲；加強輿情監控，面向公眾及時開展釋疑工作。

（4）及時開展救援氣象服務。武漢氣象部門相關人員于14 日23 時20 分到達災害現場開展救災氣象服務。

小結與思考

通過災后調查和評估，確定了本次龍卷風等級為三級強龍卷，極大風速達17 級以上。其生成主要是由于地面冷空氣入侵武漢西部，冷空氣抬升作用導致武漢蔡甸南部暖氣團迅速上升，在東、西風強的輻合作用下，發展成強龍卷。針對三級強龍卷天氣，四級氣象部門滾動服務、跟蹤預警，但是依然造成了人員傷亡，災害重、影響大。面對頻發的極端天氣，氣象部門在監測、預報、預警、服務能力等方面還存在短板與弱項，服務能力提升需要重點關注以下幾個方面：

一是開展龍卷監測系統研究，強化監測能力建設。此次龍卷天氣，地面自動站未能捕捉到，新一代天氣雷達時空分辨率不足以精細分辨此類強對流天氣的結構與演變特征，支撐精確分析研判的監測能力不足，需要開展龍卷風監測技術系統性研究，布設先進的高時空分辨率的監測設備，爭取實現最大程度提升監測能力。

二是加強中尺度模式同化技術研究和應用，提升龍卷預報預警和服務水平。目前，對龍卷天氣機理認識不足，提前預報預警難度大，與美國平均預警時間達20 分鐘相比，仍有不小的差距。需要借助于國家龍卷監測系統的建設，依靠中尺度數值模式同化技術，在硬件速度匹配的前提下，將資料同化時間間隔加密到30 分鐘以內，提升預報預警和服務能力。

三是協同聯動共享機制需健全。基層服務人員要充分認識到中國氣象局的技術核心和指導地位。要健全省市縣三級氣象部門預報預警業務流程，加強災害天氣預警服務的協同和互動。同時，要倡導和加強與應急、自然資源、水利、住建、交管等部門的信息共享和聯動機制，有效提升部門協同應急響應效率，擴大預警覆蓋面，提高災害防御提前量。

四是氣象災害防御科普需擴大覆蓋面。社會公眾對于各種災害天氣的影響以及如何防范等，仍然沒有足夠了解，對災害天氣預警的關注程度和重視還不夠。需要通過各種手段或者聯合相關部門，加大氣象科普的覆蓋面，提高全民氣象科學素質和氣象災害防范自救意識。

致謝：感謝武漢區域氣候中心、湖北省信息保障中心和湖北省應急減災處提供龍卷服務相關信息。