星空万象

4 月 27 日下午到晚上，广西、广东多地遭遇暴雨、雷雨大风、冰雹、龙卷风袭击，有厂房屋顶被掀翻。

据广州市气象部门介绍，初步研判，此次广州白云区出现的龙卷风强度为强龙卷等级（相当于风力 15～17 级，即风度高达每秒 56.1～61.2 米，是极其强烈的风暴）。

此外，广西、南宁一些地方下起冰雹，有的冰雹直径大于 5 cm，比鸡蛋还大，出现了多个车辆玻璃、简易房屋顶等被砸坏的现象。

图源：央视新闻

为什么会出现强龙卷和“大如拳头”的冰雹？近期还会有类似的灾害天气吗？我们邀请了中国气象局高级工程师信欣来解答一下。

为什么会出现如此大的冰雹？

一句话总结：水汽充足，上升气流足够强，能托住冰雹不停地长，长到足够大。

从云图和雷达看，本次广西、广东出现了多个“超级单体风暴”。

4 月 27 日云图上（上图）看到的明显凸起，如开水冒泡般的大个头的积雨云，雷达图上（下图）可见近似椭圆形的红紫色回波，就是超级单体风暴，图源：作者提供

所谓“超级单体风暴”，本质上是一种强烈的旋转上升气流，通常伴有强风、局地暴雨、冰雹，甚至龙卷风等等，具有非常大的破坏力，是世界上最危险的天气现象。

如果把普通的积雨云比作一个小孩，这个超级单体风暴，就像是 “绿巨人”。“超级单体风暴”相比普通的雷暴单体，内部有着更强的上升运动，上升速度在 10 米/秒甚至 15 米/秒以上，这样的上升气流，可以托举住 15～20 毫米的冰雹胚胎。

而且如果超级单体中，低空有较大的垂直风切变和螺旋度，还可能引发龙卷——低空风向不一致，搓出一个水平方向上的涡管，涡管在超级单体的上升和下沉气流影响下，从水平到倾斜，竖起来再接地，就是龙卷。

我们知道冰雹是水滴在积雨云中形成的。积雨云中的上升气流将云层下部的水滴带到云的中上层。随着高度的增加，温度逐渐降低，当温度低到一定程度时，水滴就会开始冻结，变成小冰晶。这些小冰晶就是冰雹的胚胎。

随着气流进行升降运动，冰雹胚胎会不断地遇到过冷水滴，并冻结在冰雹胚胎外面，使得冰雹的尺寸不断地增大。

形成大冰雹的过程，其实类似于“滚元宵”。把元宵馅料蘸上水，在糯米粉中不断翻滚。对应冰雹，就是冰雹的胚胎（小冰晶）在积雨云中不断上下来回，与云中的过冷水滴不断碰撞，进而变大。

当积雨云中，上升气流越强，可以托举的冰雹个头就越大，使得冰雹可以增长得越大。直到冰雹足够大，上升气流托不住，就会落到地面。

而下落过程中，在大于 0℃ 的空中，冰雹表面有些融化，低空往往因为有乱流，又会导致冰雹间可能产生粘连合并，进而形成个头如鸡蛋大小的冰雹。

图超级单体冰雹云的剖面结构图，图源：《天气学原理和方法》，第四版

有些大冰雹细看，甚至就像是冠状病毒，外边的凸起其实是一个个较小冰雹合并时，没有完全融合、部分保留下来的初始形状。

最后，当冰雹增长到一定的尺寸，它的重量会超过上升气流的支撑力，这时冰雹就会从云层中落下，形成我们所说的冰雹天气。

冰雹是一层一层的结构，图源：wikipedia

因此，这次的冰雹个头之所以“比鸡蛋还大”，主要是满足了这几个条件：

第一，“超级单体风暴”让上升气流的托举能力变得特别强。美国海洋和大气管理局（NOAA）有数据显示，时速 103 千米的上升气流就能产生高尔夫球大小的冰雹，如果气流速度达到 130 千米的时速，就会产生棒球大小的冰雹。

第二，中低空水汽比较丰沛，以及冰雹粒子在积雨云中多次起落碰并粘连，使得冰雹个头进一步变大。

4 月27日下午，广州的大气条件，0℃ 层高度刚好在 4000 米左右（600 百帕），在 0℃ 层附近和上方有强烈的上升运动，配合较好的水汽条件，利于形成冰雹。注：红色粗线为 0℃ 层，纵坐标为气压高度，横坐标为时间，虚线为上升运动。绿色为相对湿度较高，图源：欧洲数值模拟的广州综合廓线图

未来一段时间，

还会出现暴风、冰雹等灾害天气吗？

今年春季我国强对流天气极其活跃，强度也非同凡响。

一方面是暖湿气流异常偏强，对应副热带高压偏北偏强，北侧的偏南风强于常年，使得低空大气的湿热程度，堪比 5～6 月夏季风爆发后的水平，南方低空大气的水汽和能量都非常充足。

另一方面，3 月下旬以来，高空槽也非常活跃，多个高空槽从青藏高原东移，使得对流中层大气干冷。多次形成了，下暖湿、上干冷的垂直结构，这是强对流的典型结构。

高空槽，是指高空存在的低压区，通常也采用高度场的低值区来表示。在500 百帕等高线图上，一般呈现向下弯曲的，就是高空槽。高空槽带来的干冷空气，是加剧对流的关键因素。

当低空暖湿空气在上升过程中，气温下降，水汽达到饱和点时，就会凝结。水的凝结过程会释放热量，使得自身变得更暖更轻，继续上升。如果此时有干冷空气卷入，冷暖对比反差加大，会使得上升速度进一步加大，形成强烈上升，直冲万米高空，达到对流层顶。

4 月 27 日 14 时，500 百帕高度场叠加 850 百帕风场，图源：作者提供

达到对流层顶后，气流转为下降，此时云中的降水粒子在下落过程中，如果又有干空气卷入，会导蒸发或升华，进而强烈吸热降温，就会变得更冷更沉，继续加速下降。

气流落地四散就会形成雷雨大风（特别强的就是下击暴流）。因此今年 3 月底到 4 月，我国南方的强对流，频繁看到 11～12 级破纪录的雷雨大风，这种级别的大风本来在陆上很少见，今年变成了经常见。

目前形势预报看，4 月 28 日夜间到 29 日，四川东部、重庆、贵州、湖南一带，还有高空槽 + 低空暖湿气流的配置，要警惕可能出现 8～10 级甚至 11 级风的雷雨大风，以及短时 30～50 毫米的强降雨。

展望五一期间，5 月 3～5 日南方还有明显的对流降雨，具体情况请关注气象部门临近的预警预报。

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