中国气象局龙卷风重点开放实验室主任、北京大学物理学院大气与海洋科学系教授 孟智勇
近期，我国多地出现水龙卷。9月8日11时前后，浙江省温州市洞头区附近海域发生水龙卷；9月7日9至10时左右，广东省惠州市惠东县双月湾和盐洲岛附近海域先后发生水龙卷；8月26日11时左右，山东省烟台市海阳市附近海域发生水龙卷。
此外，当地时间8月19日清晨，英国一游艇在意大利西西里岛西北部海域遭遇风暴袭击，船只在短时间内沉没。《卫报》报道称，游艇所在海域出现风暴，并形成了破坏力极强的水龙卷。那么，水龙卷到底是如何形成的？我们可以对其诡秘的行踪进行预报吗？
水龙卷的“诞生”
“水龙卷”俗称“龙吸水”，指的是出现在水面上空的龙卷风，是一种从地面垂直延伸至积雨云云底的快速旋转空气柱，常呈现漏斗云形态。它形成的基本条件是不稳定的大气环境。湿空气在强烈不稳定的环境中上升，有助于形成垂直运动的强烈对流。此外，强烈的风切变是水龙卷形成的重要动力条件。在不稳定天气条件下，以及近地面（海面）存在强风切变时，上升气流引起强烈发展的涡旋，进而形成水龙卷。
2017年，广西北海出现水龙卷 来源：微报柳州
“龙吸水”多发生在冷空气移到暖水面的夏季下午或傍晚，由于其多发生在非超级单体环境，大多比陆龙卷强度弱，持续时间短，偶尔与狂风暴雨、雷电冰雹、大浪等相生相伴。
从远处看，水龙卷就像一条长长的象鼻。这条“象鼻”是怎么形成的呢？
海水往往不会被吸入高空。我们看到的漏斗云或者“象鼻”主要是上升气流中的水汽凝结形成的小水滴。水龙卷空气旋转的离心加速使得涡旋柱内部气压比周围环境更低，导致涡旋柱附近的上升气流比外部更早凝结出小水滴，即可见的漏斗云。随着龙卷风发展加强，龙卷中心水汽开始凝结的高度会逐渐下降，从而形成可见的自云底慢慢下伸至海面的漏斗云。类似陆地上龙卷风在近地面会有被卷起的沙尘或碎屑，水龙卷在海面附近往往夹杂被卷起的水沫。
变暖的气候孕育出更多水龙卷
水龙卷在全球海面上都有可能出现，但某些区域由于特定的气象和海洋条件，更容易出现水龙卷。美国佛罗里达州南部的珊瑚群岛位于墨西哥湾内，是世界上最容易发生水龙卷的海域之一。据记录，这片海域每年出现的水龙卷达数百个。大西洋百慕大三角也经常发生水龙卷，增加了其神秘色彩。在我国南海西沙群岛附近海域，夏秋季节也容易出现水龙卷。由于水龙卷往往出现在暖水面的积雨云下，因此比较“青睐”中低纬度的海域。
在全球“沸腾”时代，海洋温度不断攀升并刷新纪录。基于长达173年的数据集来看，2015年至2022年是有记录以来海洋最热的8年。在此背景下，水龙卷会不会大规模“聚集”呢？
气候变暖导致大气中的能量和水汽增加，使得海表温度升高，水汽蒸发加剧，为强对流天气的发生提供了更多的水汽。这有利于积雨云的形成和发展，进而可能促进水龙卷的生成。另外，全球变暖可能影响海洋环流，导致某些区域的海水温度、盐度等发生变化，这些变化也可能间接影响水龙卷的生成频率和空间分布。
可见，气候变暖加剧确实为海洋生成水龙卷提供了一定程度的有利条件，但水龙卷的形成是一个复杂的天气过程，受多种因素的共同影响。
随着全球气候变暖加剧，一些研究显示，水龙卷等极端天气事件的发生频率可能在增加，特别是在易发生台风或飓风的海区，以及厄尔尼诺现象出现的年份，水龙卷的发生次数显著增多。气候变暖导致的极端天气事件不仅频率增加，其影响范围也可能扩大，这会增加沿海地区和海上活动的风险。值得注意的是，水龙卷的强度可能也会相应增强，从而造成更严重的灾害和损失，对海上交通和渔业活动构成巨大威胁。
“捉龙”尚难但未来可期
水龙卷的“脾气”非常暴躁——内部风速有时可超过每小时200公里，相当于动车的时速。水龙卷肆虐的瞬间能量十分惊人，它可以造成区域内船只翻覆，对海上航行影响极大。如果船只和人员不幸遭到水龙卷的正面袭击，后果将是毁灭性的。
有没有办法预测水龙卷的出现呢？
这是一个世界性的科学难题。水龙卷的预报依赖对气象要素的综合监测、分析研判，包括低层垂直风切变、水汽条件、不稳定能量、风暴相对螺旋度等环境参数。要追踪水龙卷，首先需要收集这些气象观测资料。但海洋气象观测站点稀疏，获取的观测数据十分有限。
此外，相比台风、温带气旋等，水龙卷的“个头”实在太小——直径一般在十几米到上百米之间，生命周期也较短，一般为几分钟至半个小时，最长一般不超过1小时。这种尺度小、突发性和局地性强等特点，使其预报准确率和提前量严重受限。即使在科技发达的美国，龙卷风预警的平均提前量也不到20分钟，并且准确率有限。
目前，基于现代气象观测技术和气象科学理论的发展，可以对水龙卷的环境参数进行一定程度的预报预警。通过风云气象卫星和气象雷达的加密监测，结合人工智能算法等技术手段，可以预判龙卷风的生成时间和区域。
龙卷风移动路径一般为直线并呈现跳跃性前行特征，一会儿着地一会儿腾空，形状垂直向下，当上空风力较大时顺气流方向适度倾斜，因此可根据倾斜方向来判断其移动路径。在水面上遇到龙卷风，船只、人员要尽量避免靠近，及时向龙卷风路径垂直方向躲避。在陆地上，外出时若遇到龙卷风，要尽量远离大树、电线杆，千万不要躲避到汽车里，最好到低洼区域寻找密闭且狭小的空间藏身。身处室内时，务必远离门窗与外墙，选择与龙卷风方向相反的墙壁或小房间抱头蹲下，及时切断电源。最安全的地方莫过于混凝土建筑的地下室。
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记者：吴鹏
发布：杨奥清 闫辰宇 苗艳丽
审核：叶海英
