徐 玥 邵美榮 唐 凱 張禮寶* 杜 靜 王永超

1)(黑龍江省氣象臺(tái)， 哈爾濱 150030)2)(黑龍江省哈爾濱市氣象局， 哈爾濱 150080)3)(黑龍江省齊齊哈爾市氣象臺(tái)， 齊齊哈爾 161006)

引 言

龍卷是一種破壞力極強(qiáng)的小尺度災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，表現(xiàn)為伴隨高速旋轉(zhuǎn)漏斗云的強(qiáng)風(fēng)渦旋，通常產(chǎn)生大風(fēng)災(zāi)害并伴有短時(shí)強(qiáng)降水和冰雹天氣，可在短時(shí)間內(nèi)造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。美國(guó)是發(fā)生龍卷最多的國(guó)家，20世紀(jì)40年代開(kāi)始規(guī)模化的龍卷觀測(cè)，藤田哲也等人對(duì)龍卷特征和龍卷等級(jí)的描述一直沿用至今[1-2]。大量個(gè)例分析及數(shù)值試驗(yàn)使人們對(duì)龍卷形成的環(huán)境特征和三維結(jié)構(gòu)的研究逐漸深入，發(fā)現(xiàn)后側(cè)下沉氣流在龍卷生成和消亡過(guò)程中起重要作用[3-6]；Trapp等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)，龍卷渦旋存在由地面向上發(fā)展的現(xiàn)象，從而建立上升型龍卷模型；Markowski等[9]和Nowotarski等[10]的模擬結(jié)果顯示，超級(jí)單體冷池所產(chǎn)生的斜壓區(qū)域?qū)埦砩捎兄匾绊憽?/p>

我國(guó)每年都發(fā)生龍卷，相關(guān)研究集中在龍卷發(fā)生的環(huán)境條件。范雯杰等[11]和魏文秀等[12]統(tǒng)計(jì)表明:龍卷易發(fā)生在地形平坦、下墊面均勻、水汽充沛的大平原以及臺(tái)風(fēng)外圍影響地區(qū)。高守亭等[13]認(rèn)為較平坦地帶如果輻合線及能量極值線上出現(xiàn)較大的浮力旋度，則會(huì)產(chǎn)生渦旋，渦旋引起速度變化并形成垂直運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)旋轉(zhuǎn)區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致極小范圍的渦旋柱，即出現(xiàn)龍卷。

鄭永光[14]發(fā)現(xiàn)我國(guó)發(fā)生較多龍卷的天氣背景是梅雨、熱帶氣旋和冷渦。周曉敏等[15]和張玉潔等[16]認(rèn)為梅雨天氣背景下龍卷發(fā)生在中等偏強(qiáng)的對(duì)流有效位能、較好的低層濕度以及強(qiáng)的低層垂直風(fēng)切變條件下。徐芬等[17]研究顯示，盛夏位于副熱帶高壓邊緣的江蘇地區(qū)為龍卷高發(fā)區(qū)，超過(guò)50%的龍卷產(chǎn)生于鑲嵌在多單體風(fēng)暴系統(tǒng)中的超級(jí)單體中氣旋。周海光[18]利用雙多普勒雷達(dá)反演三維風(fēng)場(chǎng)，揭示了超級(jí)單體形成前對(duì)流風(fēng)暴內(nèi)部的中低層中尺度氣旋已經(jīng)形成，中尺度氣旋伴隨超級(jí)單體的生成、發(fā)展和強(qiáng)化各個(gè)階段。姚葉青等[19]發(fā)現(xiàn)龍卷中低層比濕、垂直風(fēng)切變和風(fēng)暴相對(duì)螺旋度是冰雹、雷雨大風(fēng)的2～3倍。

珠江三角洲龍卷多為熱帶氣旋產(chǎn)生。王沛霖[20]認(rèn)為，深厚氣層中氣壓低、風(fēng)速大、層結(jié)不穩(wěn)定、低層高溫高濕和中下層不穩(wěn)定均有利于珠江三角洲春季龍卷的發(fā)生。針對(duì)珠江三角洲臺(tái)風(fēng)龍卷的活動(dòng)特征及環(huán)境條件等分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)龍卷均發(fā)生在登陸臺(tái)風(fēng)的東北象限，對(duì)流有效位能較小、對(duì)流抑制與抬升凝結(jié)高度低、垂直風(fēng)切變強(qiáng)和風(fēng)暴相對(duì)螺旋度大；雷達(dá)回波上存在強(qiáng)中氣旋和龍卷渦旋特征，且中氣旋在中低層形成后向更低層發(fā)展，導(dǎo)致龍卷發(fā)生，這對(duì)龍卷預(yù)警有指導(dǎo)意義[21-24]。

我國(guó)南方龍卷多發(fā)的主要原因是暖濕條件好，無(wú)明顯干冷空氣侵入[25-26]。馮佳瑋等[27]和王秀明等[28]研究認(rèn)為，冷渦背景下低層濕度條件較差不利于強(qiáng)龍卷產(chǎn)生。朱紅蕊等[29]和齊道日娜等[30]認(rèn)為，低層暖濕氣流輸送和冷暖空氣相互作用是強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)生的有利條件。研究發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)龍卷風(fēng)暴主要由干線及其伴隨的強(qiáng)邊界層輻合觸發(fā)，環(huán)境溫度直減率較大，高低空垂直風(fēng)切變較強(qiáng)和低層環(huán)境場(chǎng)較干[31-32]。2019年遼寧開(kāi)原EF4級(jí)龍卷是東北冷渦影響下少見(jiàn)的強(qiáng)龍卷過(guò)程，深入研究揭示了東北冷渦背景下強(qiáng)龍卷發(fā)生的天氣形勢(shì)、環(huán)境條件、對(duì)流觸發(fā)、對(duì)流風(fēng)暴演變特征和龍卷的形成與消亡機(jī)制[33-36]，對(duì)于研究東北冷渦龍卷有重要參考價(jià)值。

2021年黑龍江省龍卷過(guò)程頻發(fā)，成為當(dāng)年黑龍江省主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。2021年6月1日黑龍江省哈爾濱尚志市遭受EF3級(jí)強(qiáng)龍卷襲擊，造成1人死亡，這是有災(zāi)情調(diào)查以來(lái)黑龍江省觀測(cè)到的生命史最長(zhǎng)、強(qiáng)度最強(qiáng)的龍卷。6月9日齊齊哈爾梅里斯區(qū)出現(xiàn)EF2級(jí)龍卷，由于主要出現(xiàn)在農(nóng)區(qū)，未造成較大傷亡。本文利用常規(guī)氣象觀測(cè)、多普勒天氣雷達(dá)等資料分析兩次強(qiáng)龍卷過(guò)程的環(huán)境條件和雷達(dá)特征，加深對(duì)龍卷發(fā)生條件、對(duì)流特征和物理機(jī)理的認(rèn)知。

1 天氣過(guò)程概況

2021年6月上旬，黑龍江接連發(fā)生兩次EF2級(jí)以上的雙龍卷事件，分別出現(xiàn)在6月1日哈爾濱尚志市(EF3級(jí))及阿城區(qū)(EF2級(jí))(簡(jiǎn)稱“6·1”龍卷)和6月9日齊齊哈爾梅里斯區(qū)的北部(EF2級(jí))及南部(EF2級(jí))(簡(jiǎn)稱“6·9”龍卷)(圖1、圖2)。

2021年6月1日17:00—18:00(北京時(shí)，下同)“6·1”龍卷發(fā)生，其南部尚志市EF3級(jí)龍卷自西向東先后經(jīng)過(guò)帽兒山鎮(zhèn)、烏吉密鄉(xiāng)、河?xùn)|鄉(xiāng)和長(zhǎng)壽鄉(xiāng)，生命史約55 min(17:15—18:10)，路徑長(zhǎng)約51 km。龍卷造成1人死亡，18人受傷，部分廠房、冷庫(kù)、農(nóng)田受損，高鐵護(hù)欄損毀。其中帶有變壓器的雙桿鋼筋水泥電線桿折斷表明，此次龍卷最大強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到強(qiáng)龍卷級(jí)別(氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)，相當(dāng)于美國(guó)的EF3級(jí))。北部阿城區(qū)EF2級(jí)龍卷生命史約15 min(16:55—17:10)，路徑長(zhǎng)約5 km，60 cm厚的磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體倒塌表明，龍卷強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)龍卷級(jí)別(氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)，相當(dāng)于美國(guó)的EF2級(jí))(圖1)。

2021年6月9日16:00—17:00齊齊哈爾梅里斯區(qū)出現(xiàn)雙龍卷。北部龍卷路徑長(zhǎng)約14.5 km，生命史約18 min(16:01—16:19)；南部龍卷在長(zhǎng)勝村觸地，向東先后經(jīng)過(guò)紅旗村和雅爾塞村，在富?？h西部結(jié)束，生命史約57 min(15:50—16:47)，路徑長(zhǎng)約39 km。龍卷途經(jīng)地主要為農(nóng)田，僅造成部分房屋、院落和大棚損毀，直徑20 cm樹(shù)木被攔腰吹斷表明龍卷強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)龍卷級(jí)別(氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)，相當(dāng)于美國(guó)的EF2級(jí))(圖1)。

圖1 2021年“6·1”龍卷和“6·9”龍卷的移動(dòng)路徑Fig.1 Tracks of “6·1” Tornado and “6·9” Tornado in 2021

兩次雙龍卷事件發(fā)生時(shí)的強(qiáng)對(duì)流天氣類型不同，2021年6月1日以短時(shí)強(qiáng)降水為主，2021年6月9日以風(fēng)雹為主?！?·1”龍卷發(fā)生時(shí)，哈爾濱周邊市縣最大雨強(qiáng)為33.5 mm·h-1，極大風(fēng)速為18.4 m·s-1，龍卷經(jīng)過(guò)長(zhǎng)壽鄉(xiāng)時(shí)極大風(fēng)速為15.2 m·s-1，風(fēng)向逆時(shí)針快速旋轉(zhuǎn)?！?·9”龍卷發(fā)生時(shí)，其北部甘南縣極大風(fēng)速為23.7 m·s-1，最大雨強(qiáng)為16.7 mm·h-1，并伴有大冰雹。在“6·1”龍卷移動(dòng)路徑上觀測(cè)到風(fēng)速為58.3 m·s-1的最大瞬時(shí)大風(fēng)，“6·9”龍卷過(guò)程中出現(xiàn)直徑為3 cm的冰雹。

兩次強(qiáng)龍卷事件均表現(xiàn)為南北兩個(gè)龍卷(相距20～25 km)同時(shí)出現(xiàn)，北部龍卷持續(xù)時(shí)間短、強(qiáng)度弱，南部龍卷持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大。“6·1”龍卷出現(xiàn)在半山區(qū)，“6·9”龍卷出現(xiàn)在松嫩平原。

圖2 2021年“6·1”龍卷和“6·9”龍卷照片F(xiàn)ig.2 Pictures of “6·1” Tornado and “6·9” Tornado in 2021

2 天氣尺度環(huán)流背景

2.1 環(huán)流形勢(shì)

2021年5—6月東亞中高緯度地區(qū)高度場(chǎng)偏低，有利于冷空氣南下，在低層暖濕平流和地面輻射升溫的共同作用下，極易形成不穩(wěn)定的大氣層結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

6月1日東北地區(qū)為西低東高的環(huán)流形勢(shì)(圖3)。08:00冷渦中心位于貝加爾湖，呈扁平狀，橫槽向東延伸至黑龍江省中部，黑龍江省東部為暖高脊控制。龍卷位于冷渦前部靠近暖高脊一側(cè)，距冷渦中心約700 km。20:00 500 hPa的冷槽經(jīng)過(guò)，伴隨8℃降溫。850 hPa上，龍卷處于暖脊中，溫度變化不明顯；東部低空西南急流輸送暖濕空氣北上，西部為偏西風(fēng)輸送的干暖平流，干濕梯度較大，溫度露點(diǎn)差增加8℃。龍卷發(fā)生前(14:00—17:00)500 hPa降溫為2℃，850 hPa以干平流為主，相對(duì)濕度由90%降至50%，比濕下降2 g·kg-1。大氣層結(jié)不穩(wěn)定的建立以高層冷平流導(dǎo)致的溫度垂直遞減率增加為主，20:00 850 hPa和500 hPa溫差超過(guò)31℃。

龍卷處于高空急流出口區(qū)左側(cè)、低空急流前部、暖式切變線南側(cè)。低層輻合與高層輻散區(qū)耦合，動(dòng)力抬升條件好。925 hPa和850 hPa急流風(fēng)速分別為15 m·s-1和14 m·s-1。地面上，龍卷出現(xiàn)在低壓槽尾部，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)到偏東風(fēng)氣旋式旋轉(zhuǎn)。低空急流提供了較好的低層垂直風(fēng)切變及其前部的氣旋性切變，同時(shí)將渤海水汽向北輸送。17:00地面比濕為10 g·kg-1，露點(diǎn)為13℃，龍卷發(fā)生前露點(diǎn)無(wú)顯著變化，龍卷發(fā)生在濕舌內(nèi)，龍卷發(fā)生后露點(diǎn)快速下降。20:00地面為冷渦后部干空氣控制。

6月9日環(huán)流形勢(shì)與6月1日接近(圖3)。冷渦為圓形，龍卷出現(xiàn)在冷渦前部向東南伸展的短波槽上，距冷渦中心約400 km。500 hPa冷平流較弱，干平流顯著，溫度露點(diǎn)差升幅達(dá)14℃。850 hPa上冷渦前部向北伸展的暖干空氣使齊齊哈爾增溫4℃，溫度露點(diǎn)差增加7℃，850 hPa和500 hPa溫差達(dá)30℃。龍卷發(fā)生前，500 hPa溫度無(wú)顯著變化，850 hPa升溫3℃，相對(duì)濕度由80%降至40%，比濕由8 g·kg-1降至5 g·kg-1。低層冷空氣強(qiáng)迫促使前部暖脊發(fā)展導(dǎo)致溫度垂直遞減率增加，大氣不穩(wěn)定增強(qiáng)。

200 hPa高空急流左側(cè)氣旋性渦度逐漸增強(qiáng)，500 hPa處于西南風(fēng)急流軸上，風(fēng)速為27 m·s-1。隨著冷渦南部急流東移，850 hPa西南風(fēng)風(fēng)速由6 m·s-1增至14 m·s-1，925 hPa達(dá)到15 m·s-1，低層垂直風(fēng)切變?cè)龃蟆５孛嫔?，龍卷出現(xiàn)在低壓槽前暖區(qū)中，14:00地面比濕為14 g·kg-1，露點(diǎn)為18℃?！?·9”龍卷發(fā)生前地面比濕高于“6·1”龍卷，但相對(duì)濕度小。

綜上所述，兩次雙龍卷的環(huán)流背景十分相似。龍卷位于東北冷渦的東南象限，槽前暖濕區(qū)內(nèi)，冷槽后干輸送明顯。高空急流出口區(qū)左側(cè)有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)[37]。中低層以偏南氣流為主，925 hPa風(fēng)速最大可達(dá)15 m·s-1，低層垂直風(fēng)切變較大。地面伴有輻合線和干線。高比濕區(qū)與相對(duì)濕度大值區(qū)對(duì)應(yīng)，冷渦后部干空氣的移入促使干線增強(qiáng)，龍卷發(fā)生在干線侵入過(guò)程中，這與東北龍卷多由干線觸發(fā)的特征吻合[28]。

兩次雙龍卷過(guò)程不穩(wěn)定增強(qiáng)的原因不同。平流條件不同：6月1日為高層冷平流強(qiáng)迫，6月9日為低層暖平流強(qiáng)迫。水汽條件不同：6月1日為深厚濕區(qū)配合低空急流的暖濕輸送，為雷暴的發(fā)展提供充沛的水汽，850 hPa比濕為6～8 g·kg-1；6月9日水汽輸送較差，主要為局地水汽輻合，850 hPa比濕約為10 g·kg-1。抬升條件不同：6月1日低層輻合抬升較強(qiáng)，垂直運(yùn)動(dòng)區(qū)深厚，6月9日垂直上升運(yùn)動(dòng)集中在850 hPa至700 hPa，上升速度偏小。探空層結(jié)不同：6月1日和6月9日分別為典型的短時(shí)強(qiáng)降水和風(fēng)雹探空層結(jié)。

探空曲線顯示兩次過(guò)程的干濕垂直結(jié)構(gòu)和對(duì)流有效位能(convective available potential energy,CAPE)明顯不同，但層結(jié)不穩(wěn)定性均較大，具有較好的動(dòng)力抬升條件，可觸發(fā)較強(qiáng)的對(duì)流天氣。同時(shí)，兩次過(guò)程均伴有強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，有利于超級(jí)單體風(fēng)暴的產(chǎn)生和維持，從而產(chǎn)生龍卷天氣。

圖3 2021年“6·1”龍卷和“6·9”龍卷的500 hPa高度場(chǎng)(藍(lán)色等值線，單位：dagpm)、850 hPa溫度場(chǎng)(紅色等值線，單位：℃)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)羽)和850 hPa相對(duì)濕度(填色)分布(紅點(diǎn)為龍卷位置)Fig.3 The geopotential height(the blue contour,unit:dagpm) at 500 hPa,the air temperature(the red contour,unit:℃),wind(the barb) and the relative humidity(the shaded) at 850 hPa for “6·1” Tornado and “6·9” Tornado in 2021(the red spot denotes the tornado location)

2.2 對(duì)流條件

超級(jí)單體通常出現(xiàn)在CAPE較大和0～6 km高度垂直風(fēng)切變較強(qiáng)條件下，強(qiáng)龍卷的產(chǎn)生還需要較低抬升凝結(jié)高度(lifting condensation level,LCL)、較強(qiáng)0～1 km高度垂直風(fēng)切變。東北冷渦背景下，高低空溫濕平流變化顯著，導(dǎo)致08:00和20:00探空曲線差異明顯。利用龍卷發(fā)生前后地面溫度和露點(diǎn)訂正探空，可大概估算龍卷發(fā)生前后的對(duì)流條件。

6月1日08:00哈爾濱探空曲線(圖略)顯示，地面至400 hPa高度為深厚濕層，CAPE為100 J·kg-1，LCL為310 m，露點(diǎn)為0.6℃，是典型強(qiáng)降水條件。16:00低層暖干氣團(tuán)移入哈爾濱。20:00探空曲線為下開(kāi)口狀，CAPE降至15 J·kg-1，LCL抬升至1780 m，對(duì)流條件不利于出現(xiàn)龍卷。

6月1日尚志地面最高氣溫和露點(diǎn)均出現(xiàn)在16:00(龍卷出現(xiàn)前1 h)，此時(shí)哈爾濱位于地面干線后部，大氣層結(jié)與20:00相近。利用16:00尚志和哈爾濱地面資料分別訂正08:00和20:00探空(表1)，尚志CAPE和LCL分別為429 J·kg-1和770 m，哈爾濱分別為490 J·kg-1和1500 m；對(duì)流抑制能量(convection inhibition,CIN)均為0。低層干平流輸送抬升LCL，近地面濕區(qū)內(nèi)LCL較低，有利于龍卷發(fā)生。

6月9日08:00齊齊哈爾探空(圖略)顯示上干下濕，700～400 hPa為干區(qū)，近地面有逆溫層，CAPE為130 J·kg-1，LCL為480 m，是典型風(fēng)雹條件。20:00低層干平流入侵，探空曲線呈X型，CAPE增至940 J·kg-1，LCL上升到1400 m。龍卷發(fā)生時(shí)(16:00)地面氣溫和露點(diǎn)最高，訂正后08:00 探空的CAPE達(dá)到2500 J·kg-1，LCL為1100 m。龍卷發(fā)生后(18:00)地面露點(diǎn)和相對(duì)濕度快速下降，訂正后20:00探空的CAPE和LCL分別為480 J·kg-1和1800 m(表1)，不利于龍卷發(fā)生。

兩次過(guò)程中龍卷發(fā)生前后低層相對(duì)濕度降低，CAPE和LCL增加。王秀明等[28]認(rèn)為，東北地區(qū)龍卷的CAPE一般大于或接近1000 J·kg-1，小于3000 J·kg-1；馮佳瑋等[27]統(tǒng)計(jì)表明，東北地區(qū)龍卷CAPE均值為158 J·kg-1?！?·1”龍卷的訂正CAPE明顯小于“6·9”龍卷，但若以14：00哈爾濱地面資料訂正08：00探空，CAPE仍可達(dá)810 J·kg-1。

研究表明：LCL大于1200 m時(shí)龍卷發(fā)生的概率明顯降低，低于900 m時(shí)龍卷發(fā)生概率增加[38]。本文兩次龍卷過(guò)程的LCL訂正前后均低于1200 m，“6·1”龍卷低于900 m，接近東北地區(qū)EF2級(jí)以上龍卷的平均值800 m[28]。

表1 2021年“6·1”龍卷、“6·9”龍卷訂正前后探空參數(shù)Table 1 Sounding parameters before and after correction for “6·1” Tornado and “6·9” Tornado

兩次龍卷過(guò)程均存在強(qiáng)烈垂直風(fēng)切變，近地面風(fēng)向隨高度增加快速順轉(zhuǎn)?！?·1”龍卷0～1 km高度風(fēng)速切變(12.5 m·s-1)較“6·9”龍卷(10 m·s-1)偏大，“6·9”龍卷0～6 km高度風(fēng)速切變超過(guò)33 m·s-1，均達(dá)到東北冷渦龍卷垂直風(fēng)切變平均值[28]。研究表明，美國(guó)EF2級(jí)以上的強(qiáng)龍卷0～1 km 高度風(fēng)切變?yōu)?5 m·s-1，0～6 km高度風(fēng)切變?yōu)?5 m·s-1，LCL在750～1000 m[38]。本文兩次強(qiáng)龍卷的LCL與美國(guó)EF2級(jí)相當(dāng)，但垂直風(fēng)切變略低。

龍卷發(fā)生前，風(fēng)暴相對(duì)螺旋度均超過(guò)超級(jí)單體風(fēng)暴的最低值150 m2·s-2[39]，08:00接近300 m2·s-2，有利于超級(jí)單體形成。由于冷渦本身的氣旋式旋轉(zhuǎn)特征，其風(fēng)暴相對(duì)螺旋度通常較大，這為龍卷發(fā)生提供了有利的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度背景環(huán)境，地面中尺度輻合線的氣旋式旋轉(zhuǎn)促進(jìn)龍卷發(fā)生。

整體看，除“6·1”龍卷具有略低的CAPE外，兩次龍卷的LCL、垂直風(fēng)切變和風(fēng)暴相對(duì)螺旋度均達(dá)到東北地區(qū)龍卷統(tǒng)計(jì)的物理量標(biāo)準(zhǔn)，“6·1”龍卷的LCL更低、低層垂直風(fēng)切變更大，彌補(bǔ)了CAPE的不足。值得注意的是，合適的CAPE，LCL和垂直風(fēng)切變是龍卷產(chǎn)生的重要條件，但并非同時(shí)達(dá)到特定閾值才能產(chǎn)生龍卷，只要三者相互配合就有可能產(chǎn)生龍卷。

CAPE較低的龍卷在黑龍江省并不少見(jiàn)。統(tǒng)計(jì)表明：2006年6月2日齊齊哈爾超級(jí)單體龍卷發(fā)生臨近時(shí)刻訂正CAPE為142 J·kg-1,2010年5月5日綏化超級(jí)單體龍卷發(fā)生臨近時(shí)刻訂正CAPE為110 J·kg-1。受大氣探測(cè)時(shí)空精度的限制，不能準(zhǔn)確得到龍卷發(fā)生前其上空的大氣垂直結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有CAPE訂正方法會(huì)低估冷暖平流對(duì)CAPE的作用，如對(duì)流層中層為冷平流，低層為暖濕平流，則午后實(shí)際CAPE比訂正值偏大。因此，訂正CAPE是估算值，實(shí)際值可能更大。

其他環(huán)境物理量表明：環(huán)境參數(shù)均有利于超級(jí)單體的發(fā)展，6月1日環(huán)境參數(shù)相對(duì)溫和，但龍卷強(qiáng)度更大，6月9日更有利于出現(xiàn)以風(fēng)雹(龍卷)為主的強(qiáng)對(duì)流天氣[40]。

3 中尺度干線與冷池的相互作用

東北冷渦龍卷雷暴一般由邊界層輻合線觸發(fā)，輻合線兩側(cè)溫差不明顯但露點(diǎn)差異明顯，常表現(xiàn)為干線[28]，干線濕側(cè)有利于對(duì)流發(fā)生[41]。本文兩次龍卷過(guò)程產(chǎn)生前，輻合線前部為暖濕氣流，后部有顯著的干空氣輸送，輻合線與干線相伴出現(xiàn)。

2021年6月1日午后，850 hPa暖平流與地面輻射升溫促使地面暖鋒加強(qiáng)北上，暖鋒觸發(fā)第1條線狀對(duì)流系統(tǒng)。中尺度干線位于暖鋒后，相鄰兩站(距離50～60 km)露點(diǎn)相差7℃，強(qiáng)度不及遼寧省開(kāi)原龍卷[35]。干線上西南風(fēng)與偏南風(fēng)輻合觸發(fā)雷暴，形成第2條對(duì)流帶，“6·1”龍卷母云位于該對(duì)流帶最南端，生成時(shí)間較晚。中尺度干線和輻合線是觸發(fā)龍卷雷暴的主要原因。15:00對(duì)流帶內(nèi)雷暴下沉氣流在地面形成小尺度冷池。16:00干線加速北推，與地面干線伴隨的中層干空氣疊加在低層濕區(qū)之上，中層干空氣夾卷導(dǎo)致強(qiáng)烈蒸發(fā)，強(qiáng)下沉氣流促使地面冷池增強(qiáng)，冷池南側(cè)出流與向北伸展的暖鋒增加地面溫度梯度，形成與干線近乎垂直的偽冷鋒。偽冷鋒加速對(duì)其前部暖空氣的抬升作用，干線觸發(fā)的超級(jí)單體風(fēng)暴在冷池強(qiáng)抬升作用下上升速度增強(qiáng)。17:00(龍卷發(fā)生時(shí))輻合線上風(fēng)速增至10 m·s-1，輻合線和偽冷鋒均增強(qiáng)。此時(shí)地面中尺度要素分布：北部為干線與冷池形成的干冷氣流，西南部為干線與暖脊形成的干暖氣流，東南部為濕區(qū)。龍卷出現(xiàn)在冷池中尺度偽冷鋒與干線交匯區(qū)東部的濕區(qū)中，更靠近冷池一側(cè)(圖4)。地面冷池持續(xù)發(fā)展并向東南擴(kuò)散促使偽冷鋒增強(qiáng)，其兩側(cè)的熱力差異有利于龍卷的維持。18:00龍卷結(jié)束，地面轉(zhuǎn)為冷鋒后干冷空氣控制。

“6·9”龍卷觸發(fā)機(jī)制與“6·1”龍卷相同。干線平行于大興安嶺山脈，暖平流在山前形成較強(qiáng)的溫度水平梯度和上坡風(fēng)，地形抬升作用導(dǎo)致迎風(fēng)坡觸發(fā)對(duì)流。此時(shí)，地面露點(diǎn)梯度大，并伴有中尺度氣旋性輻合。14:00雷暴冷池出流自山坡向平原擴(kuò)散，與北推暖舌間的溫度梯度增大，偽冷鋒加強(qiáng)，氣旋性輻合環(huán)流更加明顯，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)，暖區(qū)內(nèi)干線東移，濕度梯度達(dá)到最強(qiáng)。15:00偽冷鋒與干線在中尺度氣旋式環(huán)流內(nèi)相交。氣旋式輻合環(huán)流東北部為濕冷氣流，西南部為干暖氣流，東南部為暖濕氣流(圖4)。龍卷出現(xiàn)在濕區(qū)內(nèi)冷池出流前部。與“6·1”龍卷不同的是，“6·9”龍卷干線未深入冷池內(nèi)部，但龍卷位于干線氣旋性曲率最大處的前部，表明該處干線向東推進(jìn)較快。

總體上，兩次龍卷過(guò)程均出現(xiàn)在偽冷鋒與干線交界處冷濕區(qū)一側(cè)的冷池前部。冷渦自帶的干濕分界線形成干線，為中尺度環(huán)境特征。雷暴產(chǎn)生局地小尺度冷池出流，與周圍環(huán)境形成顯著溫度梯度區(qū)。當(dāng)冷暖分界線與干濕分界線相交時(shí)，冷池向暖氣團(tuán)推進(jìn)過(guò)程中，有利于暖空氣抬升，增強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，有利于龍卷發(fā)生。

偽冷鋒和干線強(qiáng)度變化表明：6月1日15:00—16:00露點(diǎn)梯度由0.1 ℃·km-1增加至0.17 ℃·km-1，16:00—17:00溫度梯度由0.05 ℃·km-1增加至0.08 ℃·km-1；6月9日15:00—16:00露點(diǎn)梯度由0.09 ℃·km-1增至0.14℃·km-1，溫度梯度由0.06 ℃·km-1增至0.14 ℃·km-1?？梢?jiàn)，“6·1”龍卷的干線比偽冷鋒強(qiáng)，而“6·9”龍卷相反。

圖4 2021年“6·1”龍卷和“6·9”龍卷地面中尺度特征(藍(lán)色實(shí)線為冷池，紅色實(shí)線為中尺度暖鋒，黑色實(shí)線為露點(diǎn)溫度)Fig.4 Surface mesoscale characteristics of “6·1” Tornado and “6·9” Tornado(the blue line denotes the cool pool,the red line denotes the mesoscale warm front,the black line denotes the dew point temperature)

4 龍卷的超級(jí)單體結(jié)構(gòu)

兩次強(qiáng)龍卷過(guò)程均出現(xiàn)南北兩個(gè)龍卷，以下對(duì)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的龍卷超級(jí)單體雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

4.1 “6·1”龍卷

哈爾濱雷達(dá)顯示，2021年6月1日15:00哈爾濱附近超級(jí)單體發(fā)展，回波頂高為10 km，最大反射率因子為63 dBZ，伴有三體散射長(zhǎng)釘和V型缺口，地面出現(xiàn)小冰雹和雷暴大風(fēng)，是導(dǎo)致地面冷池出流的主要雷暴。16:13可見(jiàn)“6·1”龍卷母云在大青山地形作用下發(fā)展；16:46—17:03雷暴東移進(jìn)入西泉眼水庫(kù)并快速發(fā)展，回波頂高為10 km，大于60 dBZ 的反射率因子質(zhì)心低于3 km，為典型超級(jí)單體。水庫(kù)的暖濕效應(yīng)有利于對(duì)流天氣發(fā)展增強(qiáng)[42]。17:09雷暴移出水庫(kù)后強(qiáng)度下降，低層南風(fēng)暖濕入流增強(qiáng)，出現(xiàn)入流缺口。17:15入流加強(qiáng)形成鉤形回波，入流區(qū)上部回波懸垂，有界弱回波區(qū)高為1.2 km，此時(shí)龍卷觸地。17:26雷暴達(dá)到最強(qiáng)，回波前傾， 大于61 dBZ 的反射率因子質(zhì)心由3 km高度降至地面，鉤狀回波呈空心狀，速度圖上為深厚的中氣旋，此時(shí)龍卷強(qiáng)度最大。17:31回波減弱，鉤狀回波、中氣旋和回波懸垂特征均不明顯。17:37—17:43空心鉤狀回波再次出現(xiàn)，表明暖濕入流加強(qiáng)，入流徑向速度也表現(xiàn)為先減小再增大。17:54—17:59為典型鉤狀回波，18:05鉤形減弱，18:11鉤形消失，龍卷結(jié)束。

龍卷發(fā)生在超級(jí)單體右后側(cè)的弱回波區(qū)或鉤狀回波頂部，龍卷與鉤狀回波幾乎同時(shí)出現(xiàn)。分析表明：龍卷雷暴在移動(dòng)過(guò)程中強(qiáng)質(zhì)心反復(fù)生消，質(zhì)心降低或接地后鉤狀回波的形態(tài)發(fā)生變化，分別表現(xiàn)為粗鉤形(17:15，17:20，17:26)、空心狀(17:37，17:43)、經(jīng)典鉤形(17:54，17:59)(圖5)。值得注意的是，當(dāng)鉤形回波不明顯時(shí)，南側(cè)入流缺口始終存在，表明低層暖濕入流始終維持。

由于龍卷雷暴距雷達(dá)較遠(yuǎn)，距離庫(kù)較寬，徑向速度連續(xù)性稍差，因此存在明顯的徑向速度跳躍?？傮w上，龍卷發(fā)生時(shí)小尺度正負(fù)速度區(qū)有一定連續(xù)性，尤其在1.4°仰角上較明顯，可由此判斷中尺度氣旋。由于正負(fù)速度中心的具體值不確定，因此旋轉(zhuǎn)速度(正、負(fù)速度對(duì)差值的一半)強(qiáng)度仍不精確。觀測(cè)表明：徑向速度跳躍區(qū)常位于弱回波區(qū)或入流缺口區(qū)，或出現(xiàn)在每次質(zhì)心下降(以下沉氣流為主)到新的高懸質(zhì)心生成(以上升氣流為主)之間的上升與下沉氣流的調(diào)整期。此時(shí)難以判斷中尺度氣旋，也不考慮龍卷渦旋特征(characteristics of tornado vortex,TVS)。本文所指中尺度氣旋均具有清晰中尺度氣旋特征。

中尺度氣旋發(fā)展分為4個(gè)階段。第1階段：入流急流發(fā)展。中尺度氣旋出現(xiàn)前， 1.4°仰角(16:35，探測(cè)高度約為3 km)徑向速度圖上首先出現(xiàn)偏南風(fēng)入流急流，16:41入流急流向下伸展至1.2 km 高度。此時(shí)雷暴處于新生階段，中低層為深厚的風(fēng)速輻合區(qū)，2.4°仰角徑向速度圖上為風(fēng)向輻散，雷暴在輻合區(qū)前側(cè)發(fā)展，雷暴右后側(cè)的急流區(qū)對(duì)應(yīng)為入流缺口，隨后入流區(qū)面積不斷擴(kuò)大。第2階段：強(qiáng)中尺度氣旋發(fā)展階段。16:58的1.4°仰角徑向速度圖上首次出現(xiàn)明顯的中尺度氣旋。17:03中尺度氣旋向下擴(kuò)展，估測(cè)旋轉(zhuǎn)速度為20 m·s-1，為中等強(qiáng)度中尺度氣旋，中心隨高度向后傾斜，此時(shí)雷暴強(qiáng)度最大。17:09雷暴質(zhì)心接地，0.5°仰角徑向速度圖上雷暴出流徑向速度繼續(xù)增強(qiáng)，出入流速度差減小，中尺度氣旋結(jié)構(gòu)趨于對(duì)稱。17:15的0.5°仰角徑向速度圖上最大正速度和最小負(fù)速度分別為21 m·s-1和-23.5 m·s-1，速度中心相距2 km，中尺度氣旋結(jié)構(gòu)對(duì)稱，為強(qiáng)中尺度氣旋，造成水泥電線桿倒塌。第3階段：中尺度氣旋波動(dòng)階段。中尺度氣旋仍為中等強(qiáng)度，但入流速度減弱，以出流速度為主，出入流間距離逐漸增大。17:26和17:48為深厚強(qiáng)中尺度氣旋，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為21～23 m·s-1，出入流速度中心相距2～4 km。18:05—18:11龍卷即將結(jié)束，中尺度氣旋強(qiáng)度少變，但速度中心距離增大至7 km，導(dǎo)致0.5°仰角徑向速度圖上垂直渦度(轉(zhuǎn)動(dòng)速度/正負(fù)速度中心距離)由14×10-3～17×10-3s-1快速減弱至6×10-3～8×10-3s-1。第4階段：中尺度氣旋消失。18:16后1.4°仰角徑向速度圖上以出流為主，中尺度氣旋發(fā)展受到抑制，迅速減弱，龍卷結(jié)束。

由于龍卷雷暴距離雷達(dá)較遠(yuǎn)，中尺度氣旋在0.5° 和1.4°仰角徑向速度圖上較明顯。中尺度氣旋首先在3 km高度發(fā)展，與傅佩玲等[43]的研究結(jié)果一致，1～2個(gè)體掃后高度下降。本文估算中尺度氣旋旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度主要為中等到強(qiáng)，高層為弱到中等強(qiáng)度。

圖5 2021年6月1日16:58—17:54哈爾濱雷達(dá)“6·1”龍卷的0.5°仰角反射率因子和徑向速度演變(黃色箭頭代表入流，藍(lán)色箭頭代表出流)Fig.5 Evolution of reflectivity and radial velocity at 0.5° elevation of Harbin radar for “6·1” Tornado during 1658-1754 BT on 1 Jun 2021(the yellow arrow denotes inflow,the blue arrow denotes outflow)

4.2 “6·9”龍卷

2021年6月9日午后，雷暴在大興安嶺東麓發(fā)展，并向東北方向移動(dòng)，且向南傳播。13:00進(jìn)入齊齊哈爾，北部雷暴先發(fā)展為超級(jí)單體，南部新生單體快速生消合并，15:00發(fā)展成3個(gè)超級(jí)單體，由北向南依次處于成熟階段(雷暴Ⅰ)、發(fā)展階段(雷暴Ⅱ)和新生階段(雷暴Ⅲ)，雷暴Ⅱ和雷暴Ⅲ為龍卷母云，其中雷暴Ⅲ產(chǎn)生的龍卷持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)(圖略)。

雷暴Ⅰ垂直伸展達(dá)15 km高度，強(qiáng)反射率因子為64 dBZ，高度為3～6 km，伴有三體散射長(zhǎng)釘、回波懸垂、有界弱回波區(qū)和中氣旋，為典型大冰雹回波。15:32雷暴Ⅰ質(zhì)心下降，回波減弱消散。此時(shí)，雷暴Ⅱ頂高在12 km高度，質(zhì)心低于3 km高度，出現(xiàn)鉤形回波并持續(xù)至16:01。16:00—16:30雷暴Ⅱ處于消散期，回波頂高維持在9 km高度，質(zhì)心強(qiáng)度和高度均顯著下降，鉤狀回波不明顯。災(zāi)情調(diào)查表明，齊齊哈爾北部龍卷出現(xiàn)在雷暴Ⅱ減弱時(shí)段。

雷暴Ⅰ和雷暴Ⅱ相繼減弱過(guò)程中，雷暴Ⅲ發(fā)展增強(qiáng)。雷暴Ⅲ距離齊齊哈爾雷達(dá)17～33 km，最大探測(cè)高度約為5 km，大于60 dBZ的反射率因子低于3 km高度，質(zhì)心下降特征不明顯，但可見(jiàn)回波懸垂和有界弱回波。15:44雷暴右后側(cè)入流增強(qiáng)，受地物污染影響，0.5°～1.5°仰角(300 m高度)入流區(qū)為鳥(niǎo)狀鉤狀回波，6.0°～9.9°仰角(1.8～3 km高度)鉤形明顯，此時(shí)龍卷漏斗云接地。16:30—16:47中層入流減弱，但900 m高度入流區(qū)增強(qiáng)。龍卷主要出現(xiàn)在鉤形回波內(nèi)部弱回波區(qū)。

鉤狀回波出現(xiàn)前，低層輻合，3 km高度為氣旋式輻合，5 km高度為氣旋式輻散。15:32中尺度氣旋在3 km高度產(chǎn)生，正負(fù)速度中心分別為5.5 m·s-1和-26.5 m·s-1，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為16 m·s-1，屬于弱中尺度氣旋。15:44氣旋式輻合下降至地面，正負(fù)速度中心分別為11 m·s-1和-13 m·s-1，為弱中尺度氣旋。16:19中尺度氣旋垂直伸展至6 km，轉(zhuǎn)動(dòng)速度增至22～24 m·s-1，為強(qiáng)中尺度氣旋；16:24地面中尺度氣旋轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)25 m·s-1，6 km 高度以上為輻散，此時(shí)龍卷強(qiáng)度最強(qiáng)(圖略)。從龍卷接地到龍卷最強(qiáng)，出入流速度中心距離由6 km降至5.5 km，1.4°仰角垂直渦度由4×10-3s-1增至7×10-3s-1。16:30—16:47轉(zhuǎn)動(dòng)速度從中層開(kāi)始減弱，1.5～3.3 km高度降為中等強(qiáng)度。但1 km高度以下旋轉(zhuǎn)速度在16:42達(dá)到最大(圖6)，此時(shí)出流和入流速度出現(xiàn)速度模糊，分別達(dá)到-32.5 m·s-1和25.5 m·s-1，出入流速度中心距離為3.5 km，1.4° 仰角垂直渦度增至9×10-3s-1。16:47中尺度氣旋出入流均快速減弱。16:53低層中氣旋和鉤形回波均消失，龍卷結(jié)束。

結(jié)合徑向速度與質(zhì)心高度變化可知，中層入流急流促使龍卷雷暴發(fā)展形成高反射率因子質(zhì)心，此時(shí)雷暴內(nèi)以上升氣流為主；強(qiáng)質(zhì)心下降在雷暴內(nèi)形成下沉氣流，在低層產(chǎn)生雷暴出流；雷暴內(nèi)部上升與下沉氣流共存，低層出流與入流共同作用生成中尺度氣旋。另外，龍卷出現(xiàn)在地面濕度快速降低前，邊界層相對(duì)濕度較低易導(dǎo)致蒸發(fā)冷卻，下沉出流加強(qiáng)，促使低層中尺度氣旋被切斷，不利于龍卷等強(qiáng)對(duì)流的維持。

圖6 2021年6月9日16:42齊齊哈爾雷達(dá)的“6·9”龍卷超級(jí)單體和不同仰角的中尺度氣旋(環(huán)圈內(nèi)為速度模糊，黃色箭頭代表入流，藍(lán)色箭頭代表出流)Fig.6 Multiple supercell and mesocyclones at different elevations of Qiqihar radar for “6·9” Tornado at 1642 BT 9 Jun 2021(the circle denotes velocity ambiguity，the yellow arrow denotes inflow,the blue arrow denotes outflow)

“6·1”龍卷雷暴出流首先出現(xiàn)在入流急流的西北部，面積小、強(qiáng)度弱，與入流形成輻合式中尺度氣旋，質(zhì)心接地時(shí)出流面積逐漸增大，旋轉(zhuǎn)速度增強(qiáng)，出流與入流逐漸沿雷達(dá)徑向?qū)ΨQ排列，徑向速度絕對(duì)值接近，中尺度氣旋發(fā)展到最強(qiáng)；當(dāng)雷暴出流持續(xù)增大，出流面積超過(guò)入流并逐漸包圍入流急流，中尺度氣旋強(qiáng)度減弱，此時(shí)為輻散式中尺度氣旋，其結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為雷暴冷池外流切斷低層暖濕氣流輸送，從而減弱中尺度氣旋的入流。但較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變使得中層暖濕氣流輸送不間斷，中尺度氣旋再次加強(qiáng)，這是“6·1”龍卷持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)55 min的主要原因。

“6·9”龍卷中尺度氣旋的發(fā)展階段也是以低層雷暴出流的發(fā)展加強(qiáng)為主。當(dāng)?shù)蛯映隽鬟_(dá)到最強(qiáng)后，中層中尺度氣旋減弱，且缺少持續(xù)暖濕氣流輸送，低層中尺度氣旋減弱消失，龍卷雷暴快速坍塌，導(dǎo)致強(qiáng)龍卷中氣旋持續(xù)時(shí)間短。

4.3 中尺度氣旋特征

“6·1”龍卷距離哈爾濱雷達(dá)中心約為100 km，最低探測(cè)高度約為1 km，“6·9”龍卷距離齊齊哈爾雷達(dá)約20 km，最大探測(cè)高度約為8 km，由于雷達(dá)探測(cè)的局限性，探測(cè)得到兩次超級(jí)單體龍卷的垂直結(jié)構(gòu)不完整，自動(dòng)識(shí)別的中尺度氣旋和TVS產(chǎn)品也相差較大。

哈爾濱雷達(dá)自動(dòng)識(shí)別的中尺度氣旋數(shù)量多，若以此作為龍卷的預(yù)報(bào)指標(biāo)，虛警率高?！?·1”龍卷的中尺度氣旋底高穩(wěn)定在1.2 km高度左右(圖7)，這與雷達(dá)最低探測(cè)高度有關(guān)，在龍卷即將結(jié)束時(shí)(18:05和18:11)中尺度氣旋底高上升至1.5 km高度。中尺度氣旋頂高在龍卷發(fā)生前1～2個(gè)體掃(17:03—17:09)，由2.6 km 高度快速上升至5.6 km 高度，龍卷首次接地時(shí)(17:15)頂高達(dá)7 km高度(圖7)，雷暴頂高為12 km，中尺度氣旋垂直伸展高度超過(guò)雷暴的一半。17:31—17:59中尺度氣旋頂高穩(wěn)定在2.6 km高度，此時(shí)雷暴處于減弱階段，中尺度氣旋處于前傾雷暴的后部，雷暴垂直伸展高度低。

圖7 “6·1”龍卷和“6·9”龍卷的中尺度氣旋底高、頂高及垂直積分液態(tài)水含量Fig.7 Base and top heights of mesocyclones and vertical integrated liquid water content for “6·1” Tornado and “6·9” Tornado

齊齊哈爾雷達(dá)在“6·9”龍卷發(fā)生前后僅識(shí)別出5個(gè)中尺度氣旋。底高低于1.1 km，頂高為2.2～8.8 km，頂高和底高變化較大。16:01底高僅為300 m，16:24和16:42底高在600～800 m，中尺度氣旋底高較低有利于出現(xiàn)龍卷，配合環(huán)境條件可以預(yù)報(bào)龍卷的發(fā)生。

垂直積分液態(tài)水含量(vertical integrated liquid water content,VIL)變化不僅與中尺度氣旋頂高變化趨勢(shì)一致，而且與雷暴強(qiáng)度匹配?！?·9”龍卷VIL高于40 kg·m-2，并出現(xiàn)快速下降，這對(duì)大冰雹和破壞性雷暴大風(fēng)的預(yù)報(bào)有指示意義?！?·1”龍卷VIL小于40 kg·m-2，17:20—17:26 VIL由40 kg·m-2降至26 kg·m-2，出現(xiàn)小冰雹和雷暴大風(fēng)。

哈爾濱雷達(dá)在“6·1”龍卷超級(jí)單體附近未識(shí)別出TVS，“6·9”龍卷超級(jí)單體雷暴周邊出現(xiàn)多個(gè)TVS，但距離超級(jí)單體較遠(yuǎn)，與龍卷匹配度較差，未進(jìn)行分析。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)比兩次超級(jí)單體強(qiáng)龍卷過(guò)程多尺度特征，得到以下結(jié)論：

1) 天氣尺度上，兩次龍卷均位于東北冷渦的東南象限。2021年6月1日和6月9日大氣不穩(wěn)定分別與高層冷平流和低層暖平流有關(guān)，“6·1”龍卷出現(xiàn)時(shí)低空急流暖濕輸送和輻合抬升較“6·9”龍卷更明顯，深厚的濕層、較低的抬升凝結(jié)高度和較大的0～1 km高度垂直風(fēng)切變有利于強(qiáng)龍卷的產(chǎn)生。

2) 龍卷雷暴的中尺度觸發(fā)機(jī)制均為干線與地面輻合線，雷暴冷池出流與中尺度暖鋒形成的偽冷鋒有利于龍卷的發(fā)展和維持。龍卷出現(xiàn)在偽冷鋒與干線交界處，濕區(qū)一側(cè)，冷池前沿。在龍卷出現(xiàn)前，偽冷鋒與露點(diǎn)鋒強(qiáng)度均增強(qiáng)。

3) 龍卷母云經(jīng)過(guò)水庫(kù)、濕地等水體時(shí)快速發(fā)展為典型超級(jí)單體。龍卷出現(xiàn)在超級(jí)單體右后側(cè)入流缺口或鉤狀回波頂端。入流缺口表明暖濕入流加強(qiáng)是鉤狀回波發(fā)展的前兆。當(dāng)鉤狀回波與中尺度氣旋同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，龍卷發(fā)生。中層持續(xù)的暖濕入流是3 km 高度中尺度氣旋得以維持及龍卷持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的主要原因。

4) 中等到高強(qiáng)度的中尺度氣旋在3 km高度開(kāi)始發(fā)展，5～10 min后下降至近地面。低層中尺度氣旋的發(fā)展與暖濕入流和雷暴下沉出流緊密相關(guān)。初始時(shí)，入流強(qiáng)、出流弱，隨著雷暴內(nèi)下沉氣流的增強(qiáng)，出流逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。龍卷最強(qiáng)時(shí)，中氣旋結(jié)構(gòu)對(duì)稱，出入流速度相當(dāng)，垂直發(fā)展深厚。龍卷減弱時(shí)，中尺度氣旋底高抬升。