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4 月 27 日下午到晚上，廣西、廣東多地遭遇暴雨、雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)襲擊，有廠房屋頂被掀翻。

據(jù)廣州市氣象部門介紹，初步研判，此次廣州白云區(qū)出現(xiàn)的龍卷風(fēng)強度為強龍卷等級（相當(dāng)于風(fēng)力 15～17 級，即風(fēng)度高達每秒 56.1～61.2 米，是極其強烈的風(fēng)暴）。

此外，廣西、南寧一些地方下起冰雹，有的冰雹直徑大于 5 cm，比雞蛋還大，出現(xiàn)了多個車輛玻璃、簡易房屋頂?shù)缺辉覊牡默F(xiàn)象。

圖源：央視新聞

為什么會出現(xiàn)強龍卷和“大如拳頭”的冰雹？近期還會有類似的災(zāi)害天氣嗎？我們邀請了中國氣象局高級工程師信欣來解答一下。

為什么會出現(xiàn)如此大的冰雹？

一句話總結(jié)：水汽充足，上升氣流足夠強，能托住冰雹不停地長，長到足夠大。

從云圖和雷達看，本次廣西、廣東出現(xiàn)了多個“超級單體風(fēng)暴”。

4 月 27 日云圖上（上圖）看到的明顯凸起，如開水冒泡般的大個頭的積雨云，雷達圖上（下圖）可見近似橢圓形的紅紫色回波，就是超級單體風(fēng)暴，圖源：作者提供

所謂“超級單體風(fēng)暴”，本質(zhì)上是一種強烈的旋轉(zhuǎn)上升氣流，通常伴有強風(fēng)、局地暴雨、冰雹，甚至龍卷風(fēng)等等，具有非常大的破壞力，是世界上最危險的天氣現(xiàn)象。

如果把普通的積雨云比作一個小孩，這個超級單體風(fēng)暴，就像是 “綠巨人”。“超級單體風(fēng)暴”相比普通的雷暴單體，內(nèi)部有著更強的上升運動，上升速度在 10 米/秒甚至 15 米/秒以上，這樣的上升氣流，可以托舉住 15～20 毫米的冰雹胚胎。

而且如果超級單體中，低空有較大的垂直風(fēng)切變和螺旋度，還可能引發(fā)龍卷——低空風(fēng)向不一致，搓出一個水平方向上的渦管，渦管在超級單體的上升和下沉氣流影響下，從水平到傾斜，豎起來再接地，就是龍卷。

我們知道冰雹是水滴在積雨云中形成的。積雨云中的上升氣流將云層下部的水滴帶到云的中上層。隨著高度的增加，溫度逐漸降低，當(dāng)溫度低到一定程度時，水滴就會開始凍結(jié)，變成小冰晶。這些小冰晶就是冰雹的胚胎。

隨著氣流進行升降運動，冰雹胚胎會不斷地遇到過冷水滴，并凍結(jié)在冰雹胚胎外面，使得冰雹的尺寸不斷地增大。

形成大冰雹的過程，其實類似于“滾元宵”。把元宵餡料蘸上水，在糯米粉中不斷翻滾。對應(yīng)冰雹，就是冰雹的胚胎（小冰晶）在積雨云中不斷上下來回，與云中的過冷水滴不斷碰撞，進而變大。

當(dāng)積雨云中，上升氣流越強，可以托舉的冰雹個頭就越大，使得冰雹可以增長得越大。直到冰雹足夠大，上升氣流托不住，就會落到地面。

而下落過程中，在大于 0℃ 的空中，冰雹表面有些融化，低空往往因為有亂流，又會導(dǎo)致冰雹間可能產(chǎn)生粘連合并，進而形成個頭如雞蛋大小的冰雹。

圖超級單體冰雹云的剖面結(jié)構(gòu)圖，圖源：《天氣學(xué)原理和方法》，第四版

有些大冰雹細看，甚至就像是冠狀病毒，外邊的凸起其實是一個個較小冰雹合并時，沒有完全融合、部分保留下來的初始形狀。

最后，當(dāng)冰雹增長到一定的尺寸，它的重量會超過上升氣流的支撐力，這時冰雹就會從云層中落下，形成我們所說的冰雹天氣。

冰雹是一層一層的結(jié)構(gòu)，圖源：wikipedia

因此，這次的冰雹個頭之所以“比雞蛋還大”，主要是滿足了這幾個條件：

第一，“超級單體風(fēng)暴”讓上升氣流的托舉能力變得特別強。美國海洋和大氣管理局（NOAA）有數(shù)據(jù)顯示，時速 103 千米的上升氣流就能產(chǎn)生高爾夫球大小的冰雹，如果氣流速度達到 130 千米的時速，就會產(chǎn)生棒球大小的冰雹。

第二，中低空水汽比較豐沛，以及冰雹粒子在積雨云中多次起落碰并粘連，使得冰雹個頭進一步變大。

4 月27日下午，廣州的大氣條件，0℃ 層高度剛好在 4000 米左右（600 百帕），在 0℃ 層附近和上方有強烈的上升運動，配合較好的水汽條件，利于形成冰雹。注：紅色粗線為 0℃ 層，縱坐標(biāo)為氣壓高度，橫坐標(biāo)為時間，虛線為上升運動。綠色為相對濕度較高，圖源：歐洲數(shù)值模擬的廣州綜合廓線圖

未來一段時間，

還會出現(xiàn)暴風(fēng)、冰雹等災(zāi)害天氣嗎？

今年春季我國強對流天氣極其活躍，強度也非同凡響。

一方面是暖濕氣流異常偏強，對應(yīng)副熱帶高壓偏北偏強，北側(cè)的偏南風(fēng)強于常年，使得低空大氣的濕熱程度，堪比 5～6 月夏季風(fēng)爆發(fā)后的水平，南方低空大氣的水汽和能量都非常充足。

另一方面，3 月下旬以來，高空槽也非?；钴S，多個高空槽從青藏高原東移，使得對流中層大氣干冷。多次形成了，下暖濕、上干冷的垂直結(jié)構(gòu)，這是強對流的典型結(jié)構(gòu)。

高空槽，是指高空存在的低壓區(qū)，通常也采用高度場的低值區(qū)來表示。在500 百帕等高線圖上，一般呈現(xiàn)向下彎曲的，就是高空槽。高空槽帶來的干冷空氣，是加劇對流的關(guān)鍵因素。

當(dāng)?shù)涂张瘽窨諝庠谏仙^程中，氣溫下降，水汽達到飽和點時，就會凝結(jié)。水的凝結(jié)過程會釋放熱量，使得自身變得更暖更輕，繼續(xù)上升。如果此時有干冷空氣卷入，冷暖對比反差加大，會使得上升速度進一步加大，形成強烈上升，直沖萬米高空，達到對流層頂。

4 月 27 日 14 時，500 百帕高度場疊加 850 百帕風(fēng)場，圖源：作者提供

達到對流層頂后，氣流轉(zhuǎn)為下降，此時云中的降水粒子在下落過程中，如果又有干空氣卷入，會導(dǎo)蒸發(fā)或升華，進而強烈吸熱降溫，就會變得更冷更沉，繼續(xù)加速下降。

氣流落地四散就會形成雷雨大風(fēng)（特別強的就是下?lián)舯┝鳎Ｒ虼私衲?3 月底到 4 月，我國南方的強對流，頻繁看到 11～12 級破紀(jì)錄的雷雨大風(fēng)，這種級別的大風(fēng)本來在陸上很少見，今年變成了經(jīng)常見。

目前形勢預(yù)報看，4 月 28 日夜間到 29 日，四川東部、重慶、貴州、湖南一帶，還有高空槽 + 低空暖濕氣流的配置，要警惕可能出現(xiàn) 8～10 級甚至 11 級風(fēng)的雷雨大風(fēng)，以及短時 30～50 毫米的強降雨。

展望五一期間，5 月 3～5 日南方還有明顯的對流降雨，具體情況請關(guān)注氣象部門臨近的預(yù)警預(yù)報。

作者丨信欣 中國氣象局高級工程師

審核丨周兵 中國氣象局氣候服務(wù)首席