2019年廣西臨桂微下擊暴流和廣東湛江龍卷現場災情調查對比分析*

蔡康龍 俞小鼎 李彩玲 黃先香,2 炎利軍 何秋蕊 麥文強 陳志芳

1 廣東省佛山市氣象局/佛山市龍卷風研究中心，佛山 528315 2 中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室,北京 100081 3 中國氣象局氣象干部培訓學院，北京 100081

提 要： 2019年3月21日21:13廣西桂林市臨桂區國家氣象觀測站測得60.3 m·s-1的瞬時極大風速，2019年4月13日14:11廣東湛江市徐聞縣下屬和安鎮鎮政府自動氣象站測得50.7 m·s-1的瞬時極大風速，兩地均出現比較明顯的風災。通過分析監控視頻、無人機航拍資料、現場勘察和走訪目擊者，獲得如下結論：21:09—21:14臨桂國家氣象觀測站及周邊區域的風災過程是一次EF2級微下擊暴流，時間尺度大于6 min，空間尺度約為1.6 km×2.0 km，屬于α小尺度(400～4 000 m)微下擊暴流，其中包含7個β小尺度(40～400 m)微下擊暴流；災害現場呈現出受災區域的縱橫比小、災情不連續和樹木倒向有明顯輻散的特征。14:09—14:15廣東湛江徐聞的風災過程是一次EF3級的強龍卷，持續時間約為7 min，龍卷路徑長約為3.2 km，寬約為30～280 m，監控視頻顯示在龍卷發生地附近出現了持續時間極短的旋轉性大風。相對于臨桂微下擊暴流，龍卷災害現場具有風災破壞帶縱橫比大、災情連續和多處樹木倒向呈現輻合的特征。

引 言

龍卷和下擊暴流等致災對流性大風通常影響時間短，造成的災害重。目前我國已經建立了比較完備的氣象業務觀測體系，但由于受業務雷達時空分辨率的局限性和地面氣象觀測站分布不均的制約，單憑這些資料難以準確評估風災類型和對風災強度定級；當風災發生在大雨和漆黑的夜晚，沒有目擊者及相關拍攝視頻時，情況更是如此。所以現場災害調查是分析龍卷和下擊暴流等中小尺度致災性大風災情特征精細分布的重要手段(鄭永光等，2016b)。

繼Fujita(1971；1981)的開創性工作之后，美國廣泛開展了龍卷和下擊暴流的災害調查，以分析推斷龍卷和下擊暴流地面災情特征(Doswell Ⅲ and Burgess，1988;Doswell Ⅲ，2003；Marshall，2002；Wakimoto et al，2003)。在中國，俞小鼎等(2006a；2006b；2008)分別對2003年7月8日和2005年7月30日發生在安徽的龍卷以及2003年6月6日發生在安徽的下擊暴流過程的多普勒天氣雷達回波特征和天氣背景進行了詳細分析。Meng and Yao(2014)對2012年7月21日北京特大暴雨期間發生在通州區的EF3級龍卷做了規范的災情調查和多普勒天氣雷達回波分析，這種規范的龍卷災情調查在中國尚屬首次。Meng et al(2016)和鄭永光等(2016a)對2015年6月1日發生在湖北監利的下擊暴流導致“東方之星”游輪傾覆事件的災情調查做了總結分析。Bai et al(2017)和李兆慧等(2017)對2015年10月4日發生在廣東順德的臺風彩虹外圍雨帶EF3級龍卷的災情調查和多普勒天氣雷達回波特征進行了闡述。鄭艷等(2017)結合拍攝龍卷形成過程的監控視頻對2016年6月5日的海南文昌龍卷進行災情分析。鄭永光等(2018)介紹了龍卷和下擊暴流災情調查的基本原則和規范，并通過實例加以說明。張一平等(2019)對2017年7月6日河南周口龍卷進行現場調查，根據樹木扭斷及輻合狀倒伏的災情特征及視頻資料可以快速判斷風災類型。黃先香等(2019)利用災情調查資料，總結了2018年全國龍卷的明顯災情特征。

如圖1所示，從地面災情特征可以區分災情是由龍卷或者下擊暴流所致，龍卷破壞帶一般狹長，破壞帶中會有明顯輻合狀樹木倒伏；而下擊暴流造成破壞區域一般比較寬，樹木倒伏方向則是明顯輻散特征。值得注意的是，下擊暴流的不確定性比龍卷大，主要是因為下擊暴流往往發生在多個尺度，同時會伴隨小尺度渦旋，同一區域會受多個下擊暴流和渦旋影響，從而導致復雜地面災情。

圖1 龍卷(a)和不同下擊暴流(b)流形[圖1a引自Doswell Ⅲ(2003),圖1b引自Fujita(1985)]Fig.1 Tornado (a) and downburst (b) flow patterns [Fig.1a cited from Doswell Ⅲ (2003), Fig.1b cited from Fujita (1985)]

Fujita(1971)在對龍卷進行災害調查總結基礎上，提出藤田等級(F等級)，但是藤田等級在風速范圍識別方面并不考慮建筑結構的質量，會高估結構質量差的建筑的風速等級；當風災路徑中沒有破壞指示物(DI)時會造成低估的情況(McDonald，2001)。由于這些局限的存在，美國得克薩斯技術大學通過對F等級的完善，在2004年提出了改進的藤田等級(EF等級)，包括從EF0～EF5的6個等級，其中EF0等級最低，EF5是最高風速和破壞等級。EF等級包含了更多不同結構的破壞指標，風速估計值也對應進行了修正(Doswell III et al，2009；Texas Tech University，2004)，因此EF等級(WSEC，2006)得到廣泛應用。我國龍卷強度定級標準已于2019年8月1日實施(姚聃等，2019；以下簡稱行標)，本文將使用包含飛射物(指被風卷起并拋落至距原地一定距離外的人或物體)的簡化EF等級標準(范雯杰和俞小鼎，2015)和《龍卷強度等級》(中國氣象局，2019)對風災風力強度進行評估。針對龍卷災情制定的F級或EF級標準同樣適用于下擊暴流及其伴隨的直線型對流大風的災情等級確定。

2019年3月21日21時前后廣西桂林市臨桂區國家氣象觀測站(以下簡稱臨桂站)測得60.3 m·s-1(17級)的瞬時風速，刷新了廣西氣象觀測站測量到的最大瞬時風記錄(也刷新了除臺風外我國氣象觀測站測得的最大對流性陣風記錄)，同時伴有短時強降水、雷電、冰雹等強對流天氣(以下簡稱臨桂個例)。2019年4月13日14時左右廣東湛江市徐聞縣下屬和安鎮鎮政府自動氣象站(以下簡稱和安站)測得50.7 m·s-1(15級)的瞬時風速，并伴有短時強降水等強對流天氣(以下簡稱徐聞個例)。兩地風災發生后，佛山市龍卷風研究中心立即匯同當地氣象局組成災害調查組對這兩次風災進行了詳細的現場災情調查。本文通過分析現場災情調查資料，總結兩次風災現場的特征并確定災害影響范圍、風力等級強度評估和風災類型(龍卷或下擊暴流)，并同“東方之星”翻沉事件和江蘇阜寧龍卷的現場調查結果(鄭永光等，2016a；2016b)進行對比分析，為今后開展龍卷和下擊暴流等致災對流大風災害現場調研提供借鑒經驗。

1 災情調查和個例概況

1.1 災害調查概況

自2015年10月4日佛山EF3級強龍卷(麥雪湖等，2015；李彩玲等，2016；朱文劍等，2016)過程起，佛山市龍卷風研究中心災害調查組(以下簡稱災調組)開始使用無人機進行空中大范圍航拍以全面了解風災特征。2016年5月至2019年7月，該災調組已經在全國范圍內對龍卷、下擊暴流等風災進行了36次災害調查。主要使用的調查工具包括：大疆無人機(配備10塊電池)、手持云臺相機、智能手機(具有拍攝、GPS定位、高德地圖和指南針等功能)和軟卷尺。

災調組在災害現場一般分兩個小組開展調查，第一小組主要負責無人機航拍，現場勘查取證；第二小組主要負責分析天氣形勢，收集當地氣象部門監測資料，匯總影像資料和現場走訪目擊者。災情調查過程還需收集災情的細節信息，比如：樹木倒伏和折斷要考慮樹木是否健康，是否有病蟲害，樹冠大小和根系深淺等因素，進而判斷EF等級(Jim and Liu，1997)。

1.2 臨桂個例概況

現場災情調查區域包括臨桂站、桂林師范專科學院臨桂校區(以下簡稱師專)和桂林醫學院臨桂校區的范圍，大風造成了大量樹木(主要有桂花樹、小葉桉樹、樟樹和構樹，都屬于硬木)被連根拔起和折斷、房頂(其中28間材料為鐵皮，45間材料為木棉瓦或者瓦片)受損、三個地方的磚墻(使用砂漿砌合)倒塌等災害。風災區域南北方向長度約達1.8 km，東西方向長度約為1.6 km，除了草地、植被稀疏的小山坡外，其他區域受災比較明顯。由于此次風災發生在晚上，缺少可直接判斷風災類型的目擊者和相關手機拍攝資料。

1.3 徐聞個例概況

現場災情調查區域包括金雞村、衛生院宿舍、鎮政府、中心小學和陳村等。明顯的災害主要有集裝箱(尺寸規格為2.2 m×1.8 m×1.6 m，由現場吊車估重為2 t)被吹離距原位置35 m處，多處水泥電線桿折斷，鐵制路燈和金屬旗桿彎曲，樹木被連根拔起和扭斷，窗戶玻璃破碎，以及圍墻倒塌等。風災路徑長度約為3.2 km，路徑方向是西北偏北向東南偏南，路徑的最大寬度為230 m。折斷的樹木主要有小葉欖仁和樟樹，都屬于硬木。徐聞個例中湛江的SA型多普勒天氣雷達反射率因子強度較強，有明顯勾狀回波特征，徑向速度場有強中氣旋，表明是由超級單體風暴引起的對流性大風(龍卷或下擊暴流)，但缺少可直接判斷風災類型的照片和視頻。

2 監控視頻分析

2.1 臨桂個例監控視頻分析

災調組獲得臨桂個例中的臨桂區觀測站東北角監控攝像機(簡稱監控1)向西北拍攝和觀測場西南角監控攝像機(簡稱監控2)向北拍攝的兩個監控視頻。由于受17級大風(陣風)影響導致臨桂區觀測站監控斷電，監控視頻只錄制到當天21:12:50，與臨桂站測量到的最大瞬時風速時間對應。從監控1的視頻(時間段是21:09:00—21:12:50)分析，21:09 前監控畫面左上側可以清晰看到雙配電箱、百葉箱和風塔(圖2a中的藍色方框)，隨后風速急劇增大，降雨增強(圖2b中白色條跡是雨滴運動軌跡)，畫面中的雙配電箱和風塔逐漸變模糊(圖2b中藍色方框)。從監控視頻拍攝內容和與臨桂站值班人員采訪內容可判斷風災前后的監控鏡頭拍攝方向基本一致。根據在視頻中雨水在風中的方向，可以判斷監控1該時間段風向基本是西北偏北(圖2b中紅色箭頭)。而從監控2的視頻(時間段與監控1的一樣)中可知，在21:09前可以清楚看到臨桂站正南方向師專建筑的燈光(圖2c中的藍色方框)，隨后逐漸不可辨認(圖2d中的藍色方框)，根據雨滴運動的軌跡(圖2d中白色條跡)可以判斷出監控2該時間段風向基本是西北偏北(圖2d中紅色箭頭)，這跟臨桂站的風向數據基本一致。通常龍卷經過前后會出現風向反轉和旋轉(Meng and Yao，2014)，而且這個風向的轉變往往發生在十幾秒內，然而這兩個視頻都沒有因風向反轉而出現持續性的雨滴拍打監控鏡頭的畫面，故初步推斷龍卷影響此觀測場的概率較低。

圖2 臨桂個例風災前(a，c)、風災過程中(b，d)監控1(a，b)和監控2(c，d)的視頻截圖(紅色箭頭表示根據雨水判斷的風向，藍色方框表示參照物所在的位置)Fig.2 Video screenshots of surveillance camera 1 (a, b) and surveillance camera 2 (c, d) before wind disaster (a, c), and in the process of wind disaster (b, d) in Lingui Case (Red arrow indicates the wind direction according to the rain, and blue box indicates the position of the reference object)

2.2 徐聞個例監控視頻分析

在湛江徐聞收集到和安鎮郵政局(簡稱郵政局)的2個監控視頻(具體位置見圖7中所示)。從視頻中可以判斷大風影響此拍攝區域(長度約為25 m)的時間約為14:12:03—14:12:15，期間能清楚觀察到逆時針的渦旋，圖3a是14:12:05出現的渦旋。在圖3b中，白色虛線圈起來區域分別表示大風影響前三輪車和電動車所在位置，白色箭頭是根據郵政局監控視頻畫出的移動路徑及移動方向，這表明地面出現了旋轉風。監控內容中的渦旋與阜寧吳灘中心小學老師拍攝視頻中的局部漏斗云(鄭永光等，2016a)都不能直接說明是龍卷，需結合其他資料分析判斷。

2.3 監控視頻對比分析

臨桂個例在幾分鐘時間內風向基本不變，而徐聞個例在十幾秒時間內看到渦旋和旋轉風。臨桂站瞬時風大于17.9 m·s-1，持續時間達6 min(21:09—21:14)，期間風向變化不明顯，與視頻監控一致；而徐聞個例中監控視頻顯示大風只持續13 s 左右，持續時間比臨桂個例短得多，期間風向變化劇烈。初步判斷是臨桂個例為微下擊暴流,而徐聞個例為龍卷所致大風，下文將結合地面災害調查資料進一步詳細分析和確認。

3 受災情況分析

3.1 臨桂個例

調查組進行了詳細的現場災情調研，走訪了圖4 中臨桂區觀測站、小山頭、師專、桂林醫學院等風災現場，手機拍攝約400張照片及錄制12段視頻；航拍了圖4中全部區域，共18個4 K高清視頻，時長約為80 min。

3.1.1 風災及縱橫比小的破壞帶

從圖4可見，受災區域以臨桂區秧塘村南部為起點，向南影響到店頭和師專，向東南方向影響到飛虎山的西北邊和桂林醫學院的東面，影響區域有秧塘村、算堽村、店頭村、小山頭村、師專、桂林醫學院和臨桂站，該區域包括小樹林、草地、村莊房屋群、校區、灘涂和山坡，大風在遇到高樓和飛虎山后，破壞痕跡不再明顯。受災區域長約為1.6 km(圖4中藍色虛線)，寬約為2.0 km(圖4中的紅色虛線)，縱橫比(圖4中藍色虛線與紅色虛線長度的比值)為0.8，縱橫比小。圖4中的白色箭頭為樹木倒伏方向，黃色箭頭為根據樹木倒伏方向畫出的大致流場。由圖4可見，該受災區域樹木倒伏方向以東南到東南偏南方向倒伏為主，出現明顯的輻散特征，其尺度屬于α小尺度(400～4 000 m)(在圖4中以紅字M標注)，大的輻散場M中包含了至少7個β小尺度(40～400 m)的輻散破壞帶(圖4中以紅字m1～m7標注)。

3.1.2 地面風的分析

圖4中的位置A約有十棵直徑為20～40 cm的構樹一致向東南偏南方向倒伏(圖5a)，同時與位置B向東南偏東方向折斷的直徑約為25 cm的構樹(圖5b)均成輻散狀，判斷此處災害等級達到EF1。

臨桂站東側(圖4中的m2)出現了較大范圍的樹木傾倒、折斷和鐵皮頂砂漿磚墻結構雞舍倒塌。該處主要風災路徑長度約為200 m、寬度約為110 m，樹木傾倒集中在水泥路右側(圖6a中白色箭頭代表樹木倒向)，鐵皮屋掀頂(圖6a中紅框所示位置)。該處樹木主要倒向是東南偏東方向，主導風向為西北偏西風；其中多株直徑大于30 cm的樟樹被連根拔起(圖6b，對應于圖6a中藍框所示位置)，其倒向為輻散狀。水泥路左側的雞舍(圖6c)倒塌，頂部鐵皮被吹散落于東南方向約10 m遠處。由于此雞舍磚墻是使用是砂漿進行徹合，抗風能力不如水泥墻，由此判斷此處的災害等級為EF2，對應的最大風速大致范圍為50～60 m·s-1。此區域受災路徑較寬，樹木倒向呈輻散狀，判斷出此處是EF2級別的微下擊暴流。其他幾個微下擊暴流破壞帶內樹木倒向都有較為明顯的輻散特征，強度等級為EF1～EF2，具體災情細節不再贅述。

圖3 徐聞個例郵政局后門監控視頻拍攝的旋轉性大風視頻截圖(a，箭頭表示大風旋轉方向)和旋轉性大風過后視頻截圖(b)Fig.3 Rotational wind photo captured by surveillance camera in the Post Office back door (a) and photo after the rotational wind (b) in Xuwen Case

圖4 2019年3月21日臨桂區風災后樹木倒向分布所表征的兩種尺度流場(M表示α小尺度微下擊暴流，m1～m7表示β小尺度微下擊暴流；白色箭頭是根據樹木倒向判斷出來的風向；黃色帶箭頭線表示大致的流場；白色橢圓表示該微下擊暴流影響的大致范圍)Fig.4 The picture of two flow fields characterized by the direction of tree falling distribution after wind damage in Lingui District on 21 March 2019 (M is micro-α scale microburst, m1-m7 are micro-β scale microbursts; white arrow is the direction of the wind judged by the direction of fallen trees; yellow arrowhead line represents the approximate flow field; white ellipse indicates the approximate extent of the impact of the microburst)

圖5 臨桂區秧塘村南部位置A(a)和位置B(b)樹木倒向(圖5a是手機拍攝照片，位置A處的構樹向東南偏南方向傾倒；圖5b是無人機航拍照片，位置B處構樹向東南偏東方向折斷)Fig.5 The direction of tree fall in postions A and B in the south of Yangtang Village in Lingui District (Fig.5a is taken by a mobile phone, the fallen tree in south-southeast direction at position A, Fig.5b is an aerial photograph of the UAV, the snapped tree in east-southeast at position B)

圖6 臨桂區觀測站東邊無人機拍攝(a)和手機拍攝(b，c)的樹木倒伏(a，b；白色箭頭為樹木的倒向)和雞舍倒塌(c)照片Fig.6 The photos of the fallen trees (a， b, white arrow is the direction of the fallen trees) and chicken house collapse (c) by a drone (a), and mobile phones (b, c) at the east of Lingui Observation Station

綜合以上分析判斷，臨桂個例受災區域縱橫比小，風災路徑寬，風災點多且不連續，樹林倒向有明顯輻散的特征，是一次尺度范圍在2.0 km以內的微下擊暴流過程，微下擊暴流內部包含多個β小尺度輻散破壞帶，災情等級為EF2級(行標三級)。Fujita and Byers(1977)、Fujita and Wakimoto(1981)對下擊暴流定義條件之一是地面水平風速大于17.9 m·s-1，本次過程中自動站瞬時風數據滿足此條件的時間段為21:09—21:14，持續了約6 min，考慮臨桂區觀測站只是整個風災區域局部，由此判斷本次過程的下擊暴流時間尺度應該大于6 min。

3.2 徐聞個例

災調組走訪了圖7中的金雞村南部、和安鎮和陳家村北部等風災現場，手機拍攝約500張照片和錄制36段視頻；航拍了圖7中全部區域，共24個4 K高清視頻，時長約為100 min。災調小組發現了兩個明顯特征可證明此次災害是龍卷造成，分別是狹窄的破壞帶和多處的樹木輻合狀倒伏。

3.2.1 風災及縱橫比大的破壞帶

狹窄的破壞帶長約為3.2 km，寬約為30～280 m(圖7中紅色陰影部分)，縱橫比大于11(比臨桂個例風災區域的縱橫比大得多)，龍卷破壞路徑的方向是西北向東南偏南，該方向與天氣雷達資料的中氣旋移動方向相符。由雷達資料可估計出龍卷移動速度約為10 m·s-1，結合郵政局的視頻監控所處位置(圖7中紫色三角所示位置)以及從該監控視頻內容判斷龍卷經過此監控區域的時間，估算此段龍卷破壞路徑時間段約為14:09—14:15。在其生命周期早期階段(圖7a所示位置附近)，龍卷趨于平穩，風速不強，影響范圍較窄，破壞指示物主要是樹枝折斷(對應于圖7a所示位置和表1中位置1和位置2，表1中左側小圖是圖7龍卷破壞帶的縮略圖，其英文字母所示位置與圖7中英文字母相對應，標有阿拉伯數字的顏色區域表示各個災害指示物(damage indicator,DI)的位置，對應的EF級別是EF0(行標一級)。其EF等級評估細節見表1，表1中包括DI、損毀級別(degrees of damage,DOD)、災害描述和EF等級。隨后龍卷以正弦曲線軌跡經過海面到達金雞村的西南側，影響范圍變大，風力增加，造成成片樹木主樹干折斷(圖7b所示，表1中的位置b；樹木主要是木麻黃，屬于硬木)，樹干直徑為20～50 cm，此DI滿足較多、較粗樹木被折斷的EF2級(行標三級)要求(鄭永光，2016a)，因此圖7b所示的DI達到EF2級別(行標三級)。此外，表1中位置b和位置c的樹木倒向都呈輻合狀(圖7b所示對應的黃色橢圓范圍內的紅色箭頭和圖7c綠色橢圓范圍內的紅色箭頭，這些箭頭的方向是根據樹木倒向所畫)。在龍卷從圖7c移動到圖7d過程中，在其移動方向的右側影響范圍明顯變小，主要原因是航拍發現地面以魚塘為主，樹木和簡易建筑很少，留下的痕跡不明顯，并不能說明龍卷在此區域減弱。

龍卷接著以約165°方位穿過和安鎮，造成多根水泥電線桿折斷(圖7d，表1中位置d;等級為EF3，行標三級)，再往南造成多間瓦房頂超過20%面積的破損(圖7e，表1中位置e;等級為EF1，行標二級)。當龍卷到達郵政局監控位置，此監控位置正處于圖8a中集裝箱移動前后位置的中間，但由于監控視頻拍攝角度較低，監控沒有拍攝到集裝箱，根據多個當地居民描述得知，集裝箱原位置在圖8a中紅色梯形處，集裝箱原位置的四周留下用紅磚墊高的底座，經測量底座長度與集裝箱的長寬相符；居民還描述了雖然當時風聲非常大，但是很快就平靜了，周圍一片狼藉，集裝箱被吹走(圖7f，圖8a所示為集裝箱最后位置，表1中位置f；等級為EF3，行標三級)和圍墻倒塌。龍卷到達和安鎮鎮政府廣場,造成5顆樹木被折斷(圖7g，表1中位置g；等級EF2，行標三級)，此區域還有樹木的主樹干被扭曲(圖8b)和大量輻合狀倒伏的樹木(圖略)。隨后，龍卷向東南方向移動經過和安中心小學西南校區，造成直徑約為80 cm的非洲楝(硬木)被連根拔起(圖7h，表1中的位置h；等級為EF1，行標二級)，期間的災害都比較零散，直到在陳家村出現數量比較多的樹木倒伏(圖7i，表1中位置i；等級為EF0，行標一級)。最后龍卷破壞痕跡消失，也許是出現跳躍或者再次升起(Fujita and Smith，2013)。

圖7 徐聞個例龍卷災害路徑(黑色虛線)、破壞帶(紅色陰影)在衛星地圖上的位置(紅色陰影內的白色、藍色和紅色箭頭表示樹木倒向，不同顏色橢圓表示不同EF等級，紫色三角表示郵政局后門監控位置；圖7a、7c、7d、7e和7i是無人機航照片，其他災情圖由手機拍攝；圖7a拍攝于金雞村東側，圖7b和7c拍攝于金雞村南側，圖7d和7e拍攝于衛生院宿舍附近，圖7f和7g拍攝于和安鎮鎮政府，圖7h拍攝于和安中心小學，圖7i拍攝于陳家村西側)Fig.7 The tornado track (black dotted line) and damage swath (red shadow) on a satellite image obtained from Google Earth in Xuwen Case (White, blue and red arrows in the red shadow indicate the falled trees, ellipses of different colors represent different EF rating, purple triangle indicates the location of surveillance video at the backdoor of the post office; Figs.7a, 7c, 7d, 7e and 7i were taken by a drone, and other damage photos are taken by mobile phones;Fig.7a was taken in the east of Jinji Village, Figs.7b and 7c were taken in the south of Jinji Village, Figs.7d and 7e were taken near the dormitory of the hospital, Figs.7f and 7g were taken in Heanzhen Town Government, Fig.7h was taken in Hean Primary School and Fig.7i was taken in the west of Chenjia Village)

表1 徐聞個例21處龍卷破壞災情的詳細EF等級表Table 1 Details of the EF rating of tornado damage at the 21 positions in Xuwen Case

圖8 徐聞個例郵政局后門監控視頻位置、集裝箱災情前后位置對比(a)和安鎮鎮政府扭曲倒伏的樹木(b)Fig.8 Location of surveillance camera at the backdoor of the post office， location comparison of containers before and after damage (a), twisted and fallen trees in the Hean Town Government (b) in Xuwen Case

3.2.2 地面風的分析

龍卷的災情特征除了狹長破壞帶之外，還會出現輻合狀倒向的樹木，所以近地面風的輻合是龍卷另一個重要的特征。在金雞村南邊的倒伏樹木呈現輻合狀(圖7b所示位置兩個紅色箭頭，沿龍卷前進方向右側和左側的紅色箭頭分別對應于圖9a和9b)，圖9a是在龍卷中心路徑(圖7黑色虛線)約25 m 處向東南偏東折斷的樹，再往南的樹木折斷方向也是東南偏南為主(圖7中藍色箭頭，箭頭方向代表折斷方向或者倒伏方向，其對應實景圖未給出)，而圖9b是距龍卷中心路徑約30 m處向西南偏南折斷的樹。

在衛生院宿舍東北側也出現明顯樹木輻合狀倒伏(圖7d所示位置附近兩個紅色箭頭，沿龍卷前進方向右側和左側的紅色箭頭分別對應于圖9c和9d)，圖9c所示位置雖然由于位于魚塘邊樹木較少，但是可看到瓦片房頂的瓦片散落方向與樹木倒伏的東南方向較為一致，而圖9d則是多棵向西南方向倒伏的樹木。由于航拍高度較高，從航拍視頻中截取出單個DI的圖片分辨率不高，故將能清晰識別的樹木倒伏方向標于圖7，以箭頭表示。從圖7可知，在和安中學西面、和安鎮鎮政府和陳家村西面都呈現出樹木倒伏或者折斷輻合狀的特征。

3.3 個例對比分析

微下擊暴流和龍卷的風災特征區別在于風災路徑縱橫比大小和樹木倒向輻散或者輻合。“東方之星”翻沉事件中微下擊暴流的風災特征與臨桂個例相似，都具有路徑較寬、輻散狀樹木倒向和空間分布不連續性等特征。“東方之星”翻沉事件的微下擊暴流強度是EF1，該強度對應的災害為楊樹(軟木)折斷(鄭永光等，2016a)；而臨桂個例的強度是EF2，該強度對應的災害為雞舍磚墻倒塌。江蘇阜寧龍卷的災情特征與徐聞個例相似，都具有路徑長，輻合狀樹木倒向等特征。江蘇阜寧龍卷強度為EF4(行標四級)，該強度對應的災害是二層鋼筋混凝土房屋完全被毀(鄭永光等，2016b)；徐聞龍卷的強度為EF3(行標三級)，該強度對應的災害是兩噸重的鐵制集裝箱被卷離原地30 m遠。與鄭永光等(2016b)評估風災強度的方法類似，本文在風災強度估計中合理地考慮受災指標物的具體情況，如臨桂區觀測站東側附近雞舍磚墻的材質和徐聞和安鎮鎮政府廣場的折斷樹木的數量和粗細等。

圖9 徐聞個例金雞村南側(a，b；圖7b附近位置紅色箭頭)和衛生院宿舍東北側(c，d；圖7d附近位置紅色箭頭)樹木輻合狀倒向圖(a)東南偏東方向折斷和倒伏的樹，(b)西南偏南倒向的樹，(c)東南倒向的樹，(d)西南倒向的樹Fig.9 Photos of the convergent tree-fall pattern in the south of Jinji Village(a, b; the red arrows in Fig.7b) and northeast of health center dormitory(c, d; the red arrows in the Fig.7d) in Xuwen Case (a) the fallen trees in east-southeast direction, (b) the fallen trees in south-southwest direction, (c) the fallen trees in southeast direction, (d) the fallen trees in southwest direction

4 結論與討論

通過現場調查和事后分析臨桂個例和徐聞個例的風災現場資料，得出以下結論：

(1)引起臨桂17級大風是一次尺度范圍2 km以內，時間尺度大于6 min，強度等級為EF2級的微下擊暴流過程，微下擊暴流內部包含多個β小尺度輻散破壞帶。

(2)引起徐聞15級大風是一次路徑長度為3.2 km，寬約為30～280 m，持續時間約為7 min，強度等級為EF3級(行標三級)的強龍卷過程。

(3)從監控視頻和觀測站數據可判斷微下擊暴流過程大風持續時間相對長一些(約6 min)，風向變化不明顯；龍卷過程旋轉大風持續時間極短(13 s內)，風向突變明顯。

(4)從風災現場分析可見微下擊暴流過程具有樹木倒向呈輻散狀，受災范圍縱橫比小,風災分布不連續的特征；龍卷過程具有樹木倒向沿龍卷前進路徑呈輻合狀，受災范圍具有縱橫比值大、風災分布連續的特征。

需要指出的是，以上對于下擊暴流和龍卷的調查并沒有充分使用多普勒天氣雷達資料。即便在多普勒天氣雷達觀測不能覆蓋的區域，通過上述調查完全可以確定風災的等級和性質(即確認是下擊暴流還是龍卷)。實際上，2019年3月21日廣西臨桂下擊暴流發生在距離桂林SB型多普勒天氣雷達50 km 以內，低層徑向速度呈現強烈輻散特征，僅憑雷達回波特征就基本上可以確認是下擊暴流，只是無法給出災情級別。2019年4月13日湛江龍卷發生地距離湛江SA型多普勒天氣雷達也不遠，雷達回波上呈現明顯中氣旋，龍卷發生在中氣旋之中，結合災情調查可以進一步確認此次過程為龍卷。關于上述兩個例子的天氣背景和多普勒天氣雷達回波特征，將有論文進一步分析。

致 謝:感謝廣西壯族自治區桂林市氣象局和廣東省湛江市徐聞縣氣象局在現場災情調查過程給予的大力支持和協助。