2025, Vol. 45
2. 临沂市气象局, 山东 临沂 276004;
3. 青岛市气象局, 山东 青岛 266003
2. Linyi Meteorological Service, Linyi 276004, China;
3. Qingdao Meteorological Service, Qingdao 266003, China
龙卷是对流云产生的一种破坏性极强的灾害性天气，是在不稳定大气层结条件下由于对流运动而产生的强烈涡旋，呈现为从对流云底伸向地面或水面的高速旋转的漏斗云，其生命史仅为十几分钟至几小时，具有极强的破坏性。美国是全球龙卷发生频率最高的国家，年平均个数超过1 200个，与美国相比，中国年平均龙卷发生次数相对较少，为不到美国的十分之一，其中，EF2及以上级别龙卷年平均发生次数为3.3次[1-2]。中国龙卷主要发生在江淮流域、两湖平原、华南地区、东北地区和华北地区东南部等平原地区。由于龙卷具有尺度小、突发性强和生命史短等特点，常规观测资料难以有效捕捉其生成和发展信息，龙卷的监测和预警成为业务技术中的难点。因此，对龙卷的深入研究具有重要意义，越来越受到气象学界的重视。
龙卷通常分为两类，即超级单体龙卷(中气旋龙卷)和非超级单体龙卷(非中气旋龙卷)[3-5]。超级单体龙卷，亦被称为中气旋龙卷，由超级单体风暴衍生而来，其强度往往较强，EF2级以上的龙卷大多由超级单体龙卷产生。典型的超级单体龙卷通常出现在强的边界层垂直风切变环境和较低的抬升凝结高度(lifting condensation level，LCL)情形下，通常具有钩状回波、中高层回波悬垂、中气旋和龙卷涡旋特征(tornadic vortex signature，TVS)等特征。非超级单体龙卷可分为两类，第一类出现在飑线或弓形回波前部的γ中尺度涡旋内，第二类起源于边界层上的小涡旋。依照环流背景可大致分为两类，即西风带系统龙卷和热带气旋(tropical cyclone，TC)龙卷。西风带系统可为龙卷的发生提供大的对流有效位能(convective available potential energy，CAPE)和强的低层垂直风切变环境，其又可分为梅雨和冷涡两种天气背景[6]。在冷涡背景下，尽管存在低层湿度条件较差和LCL较高的不利因素，但通常具备其他有利于中气旋龙卷生成的条件。而梅雨背景下的强龙卷则通常具备中气旋龙卷生成的所有有利条件，但不同个例的CAPE存在较大差异。热带气旋龙卷环境条件表现为较弱的CAPE和强的低层垂直风切变，通常出现在热带气旋螺旋雨带上，其龙卷母体风暴属于微型超级单体风暴。
为深入研究龙卷发生发展的规律，国内外气象学者已经对龙卷形成的环境条件和雷达特征做了广泛而深入的研究[7-19]。Nowotarski等[20]的模拟研究揭示了超级单体冷池产生的斜压区域在龙卷生成中的关键作用。王磊等[21]对2020年6月12日江苏高邮一次EF2级龙卷天气过程进行详细分析并指出，龙卷接地前雷达探测到的TVS底高明显下降和中气旋速度切变迅速增强下探可作为龙卷临近预警的重要指标。袁潮等[22]对2019年8月16日渤海北部沿岸一次冷涡背景下的EF1级龙卷过程进行分析并指出，微尺度气旋直径收缩至最小并伴随旋转速度达最大时，对应龙卷生成，中层中气旋与微尺度气旋分离导致龙卷消亡。唐嘉蕙等[23]分析2015年10月4日台风“彩虹”登陆后造成的广东佛山一次EF3级龙卷天气过程并指出，该龙卷发生在风暴相对螺旋度(storm relative helicity，SRH)正负高值区的交界处。随着新一代双偏振多普勒天气雷达的建设和应用，研究[24]表明，龙卷附近伴随的碎片特征(tornadic debris signature，TDS)对龙卷预测及预警具有参考价值。
2023年4月15日下午，山东临沂南部地区发生一次弓形回波天气过程，而在弓形回波过境后有新生对流单体触发，并逐渐发展为龙卷超级单体，造成EF2级龙卷天气。对于此次龙卷天气过程，为什么弓形回波过境后还会产生如此强烈的龙卷超级单体？这是此研究需要解决的核心问题。文中利用多源观测资料对此次龙卷天气过程的环流背景、风暴环境和对流系统的演变进行分析，就其触发机制进行详细探讨，并针对此次龙卷天气过程，建立龙卷形成的概念模型，以期更全面地理解此次龙卷天气过程的内在机制和特征，进而增强对此类龙卷的监测和预警能力。
1 龙卷实况2023年4月15日下午，山东南部地区发生了一次强对流天气。15:30(北京时，下同)左右，临沂市郯城县李庄镇东风岭村附近出现1个龙卷(图 1)。此龙卷从郯城县李庄镇后宅村以西附近开始生成，随后自西南向东北方向移动。它依次影响了郯城县李庄镇东风岭村和临沭县曹庄镇郭疃村、西王疃村、东王疃村以及曹庄镇政府驻地。整个龙卷的生命周期约为20 min，移动速度约为36 km ·h-1。在其移动路径上，最大的破坏宽度约为500 m，破坏长度约为20 km。由于龙卷的移动路径未直接穿过气象监测站点，导致缺乏现场风向与风速观测数据。
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图 1 2023年4月15日临沂龙卷路径及灾区实况 Fig.1 Pathway and disaster situation of the tornado in Linyi on 15 April 2023 |
龙卷发生后，佛山市龙卷风研究中心迅速行动，紧急派遣专家团队与山东省气象局及临沂市气象局人员联合展开现场灾情调查工作。通过对灾害现场沿线进行详细勘查与取证，利用无人机进行航拍，深入访谈龙卷目击者以及多渠道搜集影像资料等手段，结合受灾区域钢筋混凝土结构的电线杆折断、屋顶铁皮掀飞和大量树木折断倒伏等受灾现场情况，同时利用临沂多普勒天气雷达等多种气象数据进行综合分析与研判。最终，将此次龙卷的强度等级评定为EF2级。
2 环流背景和环境场条件 2.1 环流背景分析2023年4月15日08：00天气形势可以看到，500 hPa高度场(图 2a)上，东北冷涡位于内蒙古东部，中心强度达到537 dagpm，并存在温度为-32 ℃的冷中心与之配合。东北冷涡底部低槽后部有冷空气加强南下，并逐渐影响山东。苏皖北部一直到山东南部为干区，冷槽自东北冷涡底部经山东中西部伸至安徽中北部。在低层850 hPa(图 2b)，内蒙古东部与吉林交界处有一个冷涡，山东西部有一低压槽或西北风与西—西南风的切变线，山东南部处于暖脊控制中，850 hPa与500 hPa的温差为34~35 ℃，远远超过山东地区4月出现强对流天气的指标[25]。850 hPa与500 hPa的温差在很大程度上表示对流层中低层环境场的垂直温度递减率，850 hPa与500 hPa之间温度差值增大，有利于对流性天气发生发展[26]。由地面天气形势(图略)来看，山东处于弱气压场中，午后非绝热加热导致地面升温明显，低层高温叠加中层干冷环境增强了大气不稳定。
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图 2 2023年4月15日08：00天气形势 Fig.2 Synoptic situation at 08:00 BJT 15 April 2023 黑色等值线——位势高度，单位为dagpm；箭矢——风场，风速单位为m·s-1；红色方框——龙卷发生区域；a中色阶——500 hPa温度，单位为℃；b中色阶——850hPa与500hPa温度差值，单位为C，棕色实线——切变线。 |
超级单体风暴通常出现在CAPE较大和0~6 km垂直风切变强烈的环境中。但对于F2/EF2级及以上的中气旋龙卷，还需要较低的LCL、较强的0~1 km垂直风切变以及较高的0~1 km相对湿度[27]。
由于临沂站没有探空观测，因此利用15日08：00徐州探空站资料(图 3a，龙卷发生地位于徐州探空站东偏北方向约122 km处)对龙卷发生前的背景条件进行分析，得到CAPE为904.8 J ·kg-1，对流抑制有效位能为110.5 J ·kg-1，0~1 km垂直风切变仅为2 m ·s-1，强天气威胁(severe weather threat，SWEAT)指数为62.4，风暴强度指数(storm severity index，SSI)为281.2，K指数为11.7 ℃，沙氏指数(Showalter index，SI)为3.48 ℃。上述物理量参数值表明对流抑制较大，0~1 km垂直风切变较小。但值得指出的是，0~6 km垂直风切变达到22 m ·s-1，为强的深层垂直风切变，这种强大的垂直风切变有助于增强对流风暴内部的气流强度，进一步推动对流发展，从而为龙卷生成和发展提供必要的涡度增长条件。此外，900 hPa以下湿度较大，特别是在960 hPa附近，比湿高达9.4 g ·kg-1，相对湿度也达到93%，LCL较低，在981.4 hPa(距离地面约300 m)，较高的边界层相对湿度为龙卷形成提供了有利条件。利用15：00兰陵国家级地面气象观测站的地面温度(21 ℃)和露点温度(13 ℃)，对江苏徐州探空资料进行订正，得到CAPE达1 801 J ·kg-1，呈现出中等强度的条件不稳定(图略)。利用ERA5再分析资料，计算得到15：00龙卷触发前0~1 km垂直风切变为8 m ·s-1，0~3 km垂直风切变为18.4 m ·s-1，SRH高达545 m2 ·s-2。上述分析表明，龙卷触发前高CAPE、高SRH和强垂直风切变等条件，为超级单体风暴的形成提供了有利环境。
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图 3 2023年4月15日08：00徐州探空站t-lnp和15:00——16:00邳州风廓线雷达风场分布 Fig.3 The t-lnp diagram of Xuzhou sounding station at 08:00 BJT and wind field distribution of Pizhou wind profile radar from 15:00 BJT to 16:00 BJT 15 April 2023 风矢——风场，风速单位为m·s-1；a中绿色实线一露点曲线，蓝色实线——层结曲线，棕色实线——状态曲线，蓝色区域——对流抑制有效位能，橙色区域——对流有效位能，浅绿色区域——湿层，相对湿度大于或等于80%；b中色阶——风速，单位为m·s-1。 |
此外，分析江苏邳州风廓线雷达资料(图 3b，龙卷发生地位于邳州风廓线雷达站东北方向约30 km处)可以看到，15：00开始，3 km高度附近及以上有超过20 m ·s-1的偏西风(西—西南风)，15：30左右，大于20 m ·s-1的大风速中心快速下降至2 km以下，0~1 km垂直风切变增大至12 m ·s-1，随着大风速中心下降，易造成局地较强的低层垂直风切变。同时，龙卷触发在弓形回波后部偏南位置(图 4f)，弓形回波可能对龙卷附近中尺度环境条件产生影响，这部分内容将在第5节讨论。
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图 4 2023年4月15日13：40—15：22临沂雷达1.5°仰角反射率因子演变 Fig.4 Evolution of reflectivity of Linyi radar at 1.5° elevation from 13:40 BJT to 15:22 BJT 15 April 2023 色阶——雷达反射率因子，单位为dBZ；红色圆点——兰陵县驻地；黑色圆点——平邑县驻地；蓝色三角形——临沂雷达位置；黑色箭头所指——龙卷初生风暴单体位置。 |
此次山东临沂EF2级龙卷属于超级单体龙卷，为深入了解龙卷单体的具体特征，利用临沂多普勒天气雷达所获取的观测数据进行分析。
此次龙卷生成、发展位于中尺度线状对流系统(弓形回波)后部的孤立单体中，该中尺度线状对流系统为南北走向。由临沂雷达1.5°仰角反射率因子可见，13：40(图 4a)，临沂平邑西南部有新生对流单体，新生单体不断发展加强并向偏东方向移动，逐渐发展为准南北向的回波带。13：58(图 4b)，临沂兰陵附近有一回波强度小于35 dBZ的弱回波带，并向东北方向移动发展。14：16(图 4c)，两条回波带趋于合并，强度显著加强，发展为南北向的中尺度线状对流系统，且高度组织化。14：34(图 4d)，中尺度线状对流系统的水平空间尺度约达150 km，宽度约为20 km，最大雷达反射率因子超过55 dBZ。14：52(图 4e)，弓形回波南部出现断裂，15：22(图 4f)，弓形回波北部出现多处断裂，此时弓形回波进入消散阶段。
与龙卷密切相关的对流母体位于弓形回波后侧，因此，弓形回波并非此次龙卷过程的直接孕育者。图 5显示了观测到的超级单体时间演变特征。14：22(高度约为3.5 km)，弓形回波后侧有孤立对流单体生成，呈现团状并不断加强向东北方向移动。15：10(图 5a)，团状回波面积逐渐扩大，强度增强，其西侧出现小的凸起，代表初生阶段的钩状回波。15：22(图 5c)，随着对流单体发展为旺盛的超级单体，强回波中心强度超过60 dBZ，单体西侧钩状回波结构越来越明显，内钩南侧存在缺口，说明此处有较强的西南气流流入，由雷达0.5°仰角(距离地面0.9 km)径向速度图(图 6a)可以观测到旋转速度为17 m ·s-1的中气旋。随着0.5°仰角中气旋的强度增强(图 6a—b)和15：28在1.5°及以上仰角观测到TVS，15：30龙卷生成，15：34开始观测到TVS高度下降到0.5°仰角(图 6c—d)。15：52(图 5h)，钩状回波结构不明显，南侧缺口逐渐消失，代表入流减弱，随着TVS和钩状回波结构的完全消失，龙卷过程结束。
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图 5 2023年4月15日15：10—15：52临沂雷达1.5°仰角反射率因子演变 Fig.5 Evolution of reflectivity of Linyi radar at 1.5° elevation from 15:10 BJT to 15:52 BJT 15 April 2023 色阶——雷达反射率因子，单位为dBZ。 |
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图 6 2023年4月15日15：22—15：40临沂雷达0.5°仰角径向速度演变 Fig.6 Evolution of radial velocity of Linyi radar at 0.5° elevation from 15:22 BJT to 15:40 BJT 15 April 2023 色阶——径向速度，单位为m·s-1。 |
龙卷的临近预警主要是基于多普勒天气雷达探测到的中气旋或TVS，结合中气旋和TVS随时间变化特征(图 7)来看，15：10，在3.4°~6.0°仰角观测到钩状回波入流缺口南侧的中气旋特征，旋转速度为14~17 m ·s-1，直径为5.5~6.7 km，底高为3.2 km。9.9°仰角(距离地面8.6 km)呈现出强烈的辐散特征，正负速度差高达43 m ·s-1，表明存在强烈的上升气流。随时间的推移，中气旋逐渐向下延伸，至15：16已延伸至2.4°仰角(距离地面2.4 km)，直径紧缩至4 km左右，旋转速度增至12~24 m ·s-1。15：22(龙卷触发前8 min)，中气旋厚度明显增加，直径紧缩至3 km左右。0.5°仰角(图 6a，距离地面0.9 km)最强旋转速度达17 m ·s-1，达到中等强度中气旋标准，低层涡旋的加强是有利于超级单体龙卷产生的特征之一，低层涡旋的加强促使对流风暴垂直方向气压梯度力加大而有利于上升气流的加强，从而促使近地面层的垂直涡度拉伸形成龙卷涡旋，中气旋直径紧缩加强了空气的旋转强度，进一步增强了垂直涡度的强度，而使龙卷发生概率进一步增加。15：28(龙卷触发前2 min)，雷达在1.5°及以上仰角识别出了TVS，距离地面1.7 km，3.4°仰角最大正负速度差达54 m ·s-1，距离雷达约48 km。随着龙卷及地，15：34(图 6c)，0.5°仰角观测到的TVS正负速度差为40 m ·s-1，距离地面0.87 km。15：40(图 6d)，0.5°仰角观测到的TVS正负速度差为50 m ·s-1，距离地面0.86 km。15：46，0.5°仰角观测到的TVS正负速度差减弱为36 m ·s-1，距离地面0.92 km，TVS较上一时次高度有所上升，且TVS强度明显减弱。15：52，钩状回波和TVS均消失，龙卷消亡(图 7a和图 5h)。
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图 7 2023年4月15日15：10—16：16临沂雷达不同仰角的中气旋特征 Fig.7 Mesocyclone signatures of Linyi radar at different elevation angles from 15:10 BJT to 16:16 BJT 15 April 2023 色阶——仰角，单位为（°）；a中数值——旋转速度，单位为m·s-1；b中数值——直径，单位为km。 |
多普勒天气雷达能够清晰地揭示龙卷超级单体的中气旋或TVS及其强度随时间的变化。大量的研究结果[28]表明，当龙卷的超级单体形成时，通常中层(3~6 km)的中气旋会首先发展，随后逐渐向下延伸。当中气旋底部距离地面高度低于1 km时，龙卷产生的可能性会显著增加。俞小鼎等[4]对西风带中的中气旋龙卷进行深入研究，指出在龙卷频繁发生的区域和季节，当环境条件有利于龙卷生成时，如果雷达探测到中气旋生成且其距离雷达不超过80 km，同时中气旋强度为中等及以上强度且其底部高度低于1.2 km，那么可以发布龙卷预警。另外，当中气旋距离雷达80~120 km时，如果探测到强中气旋且其底部高度低于2 km，同样可以发布龙卷预警。这些研究成果为更好地预测龙卷的发生提供了很好的思路。
在此次龙卷天气过程中，15：22，中气旋底部高度已低于1 km，并且达到中等强度及以上。此时，中气旋旋转速度为17 m ·s-1，底部高度为0.9 km，这些观测数据符合发布龙卷预警的条件[3]。然而，如果以15：22作为开始预警的时刻，到15：30龙卷实际触地时刻，预警时间最大提前量仅为8 min左右。根据当前预警业务操作流程，从预报员开始考虑发布预警到预警信息最终传达到用户手中，至少需要6 min的时间。这意味着在此次龙卷过程中，最长有效预警提前量约为2 min，实际上为此次龙卷提供有效临近预警造成了困难。
5 龙卷风暴产生机制综合上述分析结果可见，在弓形回波后部，对流单体被触发并随后加强成为龙卷超级单体。由图 8分析可见，弓形回波后部有一个强烈的冷池，冷池中心附近1 h变温幅度最大值达-5.5 ℃。值得注意的是，形成龙卷超级单体的初生对流位置与地面冷池的出流边界无明显关联，因为初生对流并不是在地面冷池边缘附近触发，而是发生在冷池的上方。图 9所示情况与此相符，即初生对流在2.4°仰角(距离地面约3.5 km)处触发。然而，需明确的是，此触发高度并不等同于对流云完全形成并达到雷达可观测强度时的高度，对流云的形成滞后于触发位置。这一分析结果揭示了弓形回波后部尽管存在强烈冷池，但初生对流触发位置并不直接受冷池出流边界影响。
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图 8 2023年4月15日14：30地面1 h变温和14：22临沂雷达1.5°仰角反射率因子 Fig.8 Ground 1-h temperature change at 14:30 BJT and reflectivity of Linyi radar at 1.5° elevation at 14:22 BJT 15 April 2023 灰色色阶——1h变温，单位为℃；彩色色阶——雷达反射率因子，单位为dBZ；红色数字——最大变温值；黑色圆点——龙卷初生对流单体触发位置。 |
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图 9 2023年4月15日14：22临沂雷达不同仰角反射率因子 Fig.9 Reflectivity of Linyi radar at different elevation angles at 14:22 BJT 15 April 2023 色阶——雷达反射率因子，单位为dBZ；红色三角形——龙卷初生对流单体触发位置。 |
由图 10a可见，700 hPa，对流单体触发区域的西北部存在风速达16 m ·s-1的西北风，而850 hPa，该触发区域受风速为8 m ·s-1的西南风影响，700 hPa西北风和850 hPa西南风在对流单体触发区域的叠加，在该区域造成了强的垂直风切变环境。由700 hPa温度场的分布(图 10a)来看，西北方向为斜压区，该斜压区的西南部有明显的暖空气，北部则为冷空气。初生对流被触发后，随着850 hPa的西南急流，大的CAPE从西南方向被运送到弓形回波后面的初生对流触发区域，为弓形回波后的对流启动提供了不稳定环境(图 10b)。这种不稳定性与对流触发区域的强垂直风切变环境相结合，促进了对流活动的迅速增强，最终形成了龙卷超级单体。
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图 10 2023年4月15日14：00 700 hPa和850 hPa天气形势 Fig.10 Synoptic situations at 700 hPa and 850 hPa at 14:00 BJT 15 April 2023 风矢——风场，风速单位为m·s-1；黑色圆点——龙卷初生对流单体触发位置；a中色阶——温度，单位为C；b中色阶——对流有效位能，单位为J·kg-1。 |
由假相当位温和风场的垂直剖面(图 11)可见，初生对流触发区域显示了不稳定环境。当西南暖湿急流接近低层的冷池时，会显示出强烈的垂直运动，这与Trier等[29]的发现一致。最强烈的对流发生在下面冷池上方上升运动最强的区域。此外还发现，在冷池边缘后面的区域，低空西南暖湿气流逐渐沿等假相当位温面上升导致了最强烈的对流。
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图 11 2023年4月15日15：00沿35°N假相当位温、风场和垂直速度剖面 Fig.11 Profile of pseudo-equivalent potential temperature, wind field and vertical velocity along 35°N at 15:00 BJT 15 April 2023 色阶——假相当位温，单位为K；箭矢——风场，风速单位为m·s-1；红色等值线——垂直速度，单位为Pa·s-1；黑色圆点——龙卷触发位置；红色箭头线——西南气流；黄色箭头线——西北气流。 |
CAPE在此次龙卷事件中的作用至关重要。最初，CAPE是高的(图 12)，但当弓形回波在14：00通过初生对流单体触发区域时，由于能量迅速释放，CAPE急剧下降至510 J ·kg-1。然而，随着850 hPa西南气流的增强，大量高CAPE的空气沿弓形回波后部的冷池上升，为该区域提供不稳定环境。弓形回波过境1 h后(15：00)，初生对流触发区域的CAPE快速增长，其值达1 801 J ·kg-1。在15：00对流启动并快速发展之前，CAPE已足够大，达到山东对流触发的阈值[25]。这种不稳定能量的增长可能是由于低空暖湿急流的影响，它增加了该地区的相对湿度和热力学不稳定性。低空暖湿急流沿着等假相当位温面上升，破坏了环境的稳定性，当这种不稳定性与该区域的强垂直风切变叠加时，在弓形回波的后部触发对流单体。
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图 12 2023年4月15日10：00—17：00对流有效位能时间序列 Fig.12 Time series of CAPE from 10:00 BJT to 17:00 BJT 15 April 2023 |
研究[4]表明，中尺度对流系统(mesoscale convective system，MCS)(无论是线性回波还是弓形回波)后部的冷池都是稳定的中尺度环境，都会抑制局部对流的触发。同时，冷池可以作为一个边界，有时会在其周围引起二次对流。
图 13a显示了此次龙卷天气过程的环境特征，展示了西南气流对初生对流触发区域的影响。这种西南气流通常与低空气流相关，将温暖潮湿的空气输送到受弓形回波后部冷池控制的区域上方，进而在该稳定区域内形成高温高湿的不稳定环境。值得注意的是，CAPE在初生对流触发区域的上游(西南方向)最大。然而，暖湿气流沿冷池的逐渐爬升促进了垂直运动的发展，从而触发对流并使其在初生对流触发区域内得以维持。概念模型(图 13b)则从垂直角度阐释了低空急流在弓形回波后部冷池上方的平缓倾斜上升运动。当低空急流与700 hPa以上的西北干冷气流相遇时，垂直切变增强，进而激发上升气流。随着初生上升气流逐步加强，大的垂直风切变随高度的变化会进一步加剧上升运动，推动暖湿空气块抬升至自由对流高度(level of free convection，LFC)以上，导致对流迅速加强并最终演变成龙卷超级单体。
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图 13 龙卷形成概念示意图 Fig.13 Schematic diagram of tornado formation a中彩色填充区域——雷达反射率因子强度，蓝色、绿色、黄色和红色依次为由弱到强；b中黑色椭圆——低空急流和干冷空气气流交汇区。 |
文中对2023年4月15日发生在山东临沂南部地区的EF2级超级单体龙卷的雷达特征和环境条件进行分析，特别关注弓形回波与超级单体的相互作用，揭示其对龙卷形成的重要影响，得到以下结论：
(1) 此次龙卷天气发生在东北冷涡背景下，龙卷发生前大气层结处于明显不稳定状态，CAPE达1 801 J ·kg-1，LCL很低，为981.4 hPa。0~6 km垂直风切变为22 m ·s-1，SRH高达545 m2 ·s-2，具备龙卷发生的环境条件。
(2) 龙卷母体风暴呈现出经典超级单体的结构特征，包括钩状回波、中气旋、入流缺口和中尺度涡旋等。中气旋首先在3 km高度附近出现，随后在垂直方向上逐渐拉伸并快速发展，强度迅速增强。12 min后，中气旋旋转速度达17 m ·s-1，其半径快速收缩，中气旋底高迅速下降至1 km以下，旋转加强的中气旋向低层发展，导致龙卷发生。中气旋显著增强比龙卷出现提前约8 min。当中气旋显著增强且底高低于1 km，龙卷出现概率显著提高，这对于龙卷预警具有重要的预报指示意义。
(3) 低空西南气流将不稳定能量较大的空气输送到冷池上方区域。由于低空西南气流与700 hPa附近的西北气流叠加，在叠加区域形成了强的垂直风切变环境。低空暖湿气流沿冷池上升，破坏环境的稳定性，当这种不稳定环境与对流触发区域的强垂直风切变相结合时，触发对流。对流启动后，丰富的不稳定能量输送有利于超级单体迅速增强并最终诱发龙卷。
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