6月1日夜晚,一艘载着458人的大型客轮“东方之星”行驶在长江上。58岁的吴建强和妻子李秀珍坐在客轮房间的床上,收看电视中的天气预报。当天预报显示,湖北武汉很快将发生大面积的强降雨。而他们乘坐的客轮正经过长江中游,恰好是这次暴雨覆盖的区域。
其实当晚7时多,天空就开始飘起雨丝。两个小时后,雨势已大得有些吓人。狂风夹着暴雨,由北向南对着客轮袭来。据吴建强事后回忆,桌上的杯子突然掉到了地上,他正想下床拾起杯子时,他和妻子却都从床上滑落下来。地毯盖在他的头上,水迅速淹上来。他感觉,船已经翻了。
的确,九点半左右,“东方之星”船底朝上倒扣在了15米深的江水里,而这一切仅发生在1分钟内。船上的乘客只有14人生还,吴建强是其中之一。而截至6月8日,包括他妻子在内的431人遇难,还有11人处于失踪状态。
灾难发生的第二天,中国气象局专家组综合气象监测和现场查看分析初步判断,事发时段,当地出现龙卷风,风力达12级以上,龙卷主体位于江面,水平尺度不足1公里,龙卷风持续时间约15至20分钟。
这意味着,掀翻“东方之星”的不只是一场普通的强降雨,更可能是龙卷风。对于暴雨,气象局已有预警,但对于龙卷风这种属于“局地性、小尺度、突发性强”的对流灾害天气,事发前却几乎没有任何预报。
“全世界对龙卷风的预测能力都非常弱。美国是龙卷风最高发的国家,在这方面也做了大量的投入,然而就连美国现在也很难做到预报龙卷风,只能提前10多分钟预 警。而且还是在龙卷风已经发生之后,设备监测到龙卷风再发出的警报。”中国科学院气象学博士后李汀告诉《第一财经周刊》。
似乎有点难以想象,已发明了无数炫酷技术的人类,至今对龙卷风并不真正了解。
目前,监测龙卷风常用的工具是多普勒雷达,它已算得上是如今最先进的雷达系统,其最大探测半径为460公里,能够监测到垂直于地面8至12公里的对流云层的生成和变化,判断云层的移动速度。由此,多普勒雷达可以测量出靠近或远离雷达站的风速—这对于判断龙卷风至关重要。
如果人们在多普勒雷达上同时发现红绿色两个块贴在一起,很有可能就表示龙卷风发生了:远离雷达站的风显示为红色,靠近雷达站的风显示为绿色。龙卷风的气流一 直处于环形旋转状态,能在很短的距离内从靠近雷达站变成远离雷达站。所以,红绿色块一起出现,是龙卷风的一个重要特征。
情理之中,多普勒雷达诞生于美国,全球75%的龙卷风都发生在这个国家。美国每年有1000至2000次龙卷风发生,平均每天有5次。频率最高的时候,美国境内曾经在24小时之内发生了312次龙卷风。
也正因为如此,美国对包括龙卷风在内的灾害天气总是保持着警觉。美国国家气象局在全国设有122个观测站。除了必要的预报员,观测站还要求配备3名气象应急 专家,能够独立实时分析及预测各项数据。同时,美国气象领域还有很多私营研究所和商业公司。据美国劳工统计局预测,2018年气象部门的雇员人数将增长 15%,达到1.08万人,并且所有的增长人数都来自于私营机构。
与之相比,由于龙卷风在中国属于罕见自然灾害,中国目前没有建立起像美国 一样完整的预警系统。不过,中国也引入了多普勒雷达,2012年的数据显示,中国已装备了178部新一代S频段和C频段多普勒天气雷达系统,基本覆盖了中 国的东部和中部地区—这些地方,龙卷风相对容易出现。实际上,此次“东方之星”沉船事件发生的湖北武汉地区,就装有一部。
但多普勒雷达提供的信息对于确定龙卷风还不够。根据气象局提供的资料,从灾难发生时的多普勒雷达回波图中,虽然可以看到发生了强对流天气—雷达监测到了中气旋,但这个别名“龙卷气旋”的现象出现后,只有40%的概率会发生龙卷风。
其实,除了雷达这样的硬件,美国也在尝试利用软件程序建立天气模型,即利用已知的物理规律和气象数据,在电脑上模拟计算未来的气象状况。不过,由于龙卷风的 现象毕竟属于少数,数据量非常小,而且模拟几百米宽的龙卷风,需要超高精度的全球模型,而模型可能会因为小数点10位以后的一个细微差别,导致预测结果完 全不同—这无疑对电脑的运算能力提出了非常高的要求,同时,也意味着巨额的成本投入。
监测龙卷风常用的工具是多普勒雷达,它已算得上是如今最先进的雷达系统,但其提供的信息对于确定龙卷风还不够。
技术上的不足,或许总是需要依靠些“笨拙”的方法来弥补。
如果你喜欢看好莱坞灾难电影,你一定会知道美国有一批专门追逐龙卷风的人,他们不仅有专门的称号—“追风人”,还有一个专门的组织“追风观察员协会”,正式成员有1400多人,包括气象学家、摄影师、记者,以及纯粹为了追求刺激的“极限运动”爱好者。
“追风人”搜集的视频和数据对于气象研究有着重要的意义。由于龙卷风的范围只有几米到几百米,持续时间也只有十几分钟,很多时候无法被常规气象仪器捕捉到,气象学家对龙卷风内部发生的事情更是之知甚少。
这些试图接近龙卷风中心的人,能够获得许多珍贵的一手数据。他们将这些数据提供给气象研究部门,帮助气象学家了解龙卷风的形成原因和移动轨迹,以便更迅速和准确地发布龙卷风警报。
当然,这并不是说一定要依靠这么危险的方式“接近”龙卷风。
美国俄克拉荷马州在2013年5月20日就提前16分钟成功预警了一次强烈的龙卷风袭击。这次警报,也打破了龙卷风预警的时间纪录。而一位预警协调员在其中起到了关键作用,当时他正在观察气象监控屏幕,发现了紧贴龙卷风的可怕云层,随即通知了美国国家气象局。
美国设有一个联邦级别的强风暴预测中心。只要观测到某地周边气象条件有产生龙卷风的风险,强风暴预测中心就会向各地政府提前3至5天发出预报警告。接到预报 后,当地的警察、消防员及经过培训的市民都会时刻保持警觉状态,一旦肉眼观测到龙卷风,他们将通知地方政府,地方政府核实后,迅速拉响全城龙卷风警报。
当然,预测中心总免不了犯几次“错误”,但一旦有一次能成功地将预警时间提前几分钟,或许就能挽救一个城市,或者,让一艘客轮安全地靠近岸边。