ISSN 1004-4965

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2024年广州一次致灾龙卷成因和精细结构特征

黎煜满 陈超 吴乃庚 韦凯华 吴林 兰宇 麦冰瑶

黎煜满, 陈超, 吴乃庚, 韦凯华, 吴林, 兰宇, 麦冰瑶. 2024年广州一次致灾龙卷成因和精细结构特征[J]. 热带气象学报, 2026, 42(2): 274-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.025
引用本文: 黎煜满, 陈超, 吴乃庚, 韦凯华, 吴林, 兰宇, 麦冰瑶. 2024年广州一次致灾龙卷成因和精细结构特征[J]. 热带气象学报, 2026, 42(2): 274-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.025
LI Yuman, CHEN Chao, WU Naigeng, WEI Kaihua, WU Lin, LAN Yu, MAI Bingyao. The Causes and Detailed Structural Characteristics of A Catastrophic Tornado in Guangzhou in 2024[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(2): 274-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.025
Citation: LI Yuman, CHEN Chao, WU Naigeng, WEI Kaihua, WU Lin, LAN Yu, MAI Bingyao. The Causes and Detailed Structural Characteristics of A Catastrophic Tornado in Guangzhou in 2024[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2026, 42(2): 274-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.025

2024年广州一次致灾龙卷成因和精细结构特征

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2026.025
基金项目: 

国家自然科学基金气象联合基金重点支持项目 U2142210

广东省自然科学基金 2022A1515011814

广东省基础与应用基础研究基金 2024A1515510022

广东省基础与应用基础研究基金 2025A1515510040

广东省气象局科技创新团队 GRMCTD202509-QN02

中国气象局龙卷风重点开放实验室开放课题 TKL202503

广东省气象局科技项目 GRMC2025M11

详细信息
    通讯作者:

    陈超,男,江苏省人,正研级高级工程师,主要从事气象学研究。E-mail: 1209960968@qq.com

  • 中图分类号: P458.3

The Causes and Detailed Structural Characteristics of A Catastrophic Tornado in Guangzhou in 2024

  • 摘要: 为加强对龙卷触发机理及精细结构特征的认识,利用S波段双偏振雷达(CINRAD/SAD)、X波段相控阵双偏振雷达(XPAR)、风廓线雷达、ERA5再分析资料、探空和地面加密自动气象站等多源观测资料,分析了2024年4月27日发生在广州的EF2级龙卷的成因及龙卷母体不同发展阶段的中尺度环境场和不同类型雷达特征差异,结果表明:(1)龙卷母体风暴由高层辐散、中高层干冷空气侵入、低层偏南暖湿气流和地面低压槽东南风上岸的辐合线共同影响所致;3 571.0 J·kg-1高对流有效位能(CAPE)、277.2 m低抬升凝结高度(LCL)和25.1 m·s-1大的0~6 km垂直风切变(SHR6)有利于超级单体风暴生成,在龙卷发生前0~1 km垂直风切变(SHR1)迅速增大至25.5 m·s-1,创造了龙卷触发的低层涡旋条件。(2)风暴单体沿地面西北风和东北风切变辐合线方向发展移动,当切变线与偏南和东南暖湿气流相遇时,低层入流缺口演变为钩状回波,风暴单体发展为超级单体;在龙卷触发前,超级单体中气旋的强度加强,其径向和切向直径迅速收缩,厚度增加,TVS最大旋转速度增至最大的26 m·s-1,最大旋转速度高度逐渐向下发展,最低为1.2 km,当钩状回波与地面切变辐合线和正相对涡度区重叠时,龙卷触发。(3)龙卷发生在超级单体钩状回波中,未触发时,超级单体大冰雹特征明显,而在龙卷触发时,超级单体冰雹生长明显减弱;可观测到龙卷涡旋特征(TVS)与下沉反射率因子核心(DRC)位置重叠且接地,并位于表征强上升气流通道的有界弱回波区(BWER)左侧,TVS位置出现表征雨滴和地面碎屑被龙卷强烈旋转风卷入现象的一条狭长的区别于BWER的CC、ZDR低值柱且与地面TDS区域相连。

     

  • 图  1  龙卷发生位置、帽峰山XPAR双偏振雷达、广州CINRAD/SAD双偏振雷达及花都风廓线雷达站点位置

    填色为海拔高度。

    图  2  2024年4月27日14时天气形势:(a)图中黑实线为200 hPa风速辐散(单位:10-5 s-1),填色为400 hPa温度平流(单位:10-5 K·s-1),风羽为200 hPa风场;(b)图中红虚线为500 hPa等温线(单位:℃),黑实线为500 hPa等高线(单位:dagpm),红实线为588 dagpm线,风羽为500 hPa风场,填色为500 hPa涡度;(c)图中红实线为850 hPa等温线(单位:℃),等值线为850 hPa相对涡度(单位:10-5 s-1),填色为850 hPa相对湿度;(d)图中风羽为2 m风场,黑色等值线为平均海平面气压(单位:hPa),倒三角为龙卷发生位置

    图  3  2024年4月27日(a)清远08时T-lnP图,(b)13:00—15:30花都风廓线雷达水平风速

    图  4  广州CINRAD/SAD双偏振雷达0.5 °仰角反射率因子、地面自动站2 min平均风向风速(单位:m·s-1)、温度(红色虚线, 单位:℃)(a1:12:30,b1:13:00,c1:13:48,d1:14:18)及对应时间0.5 °仰角径向速度(a2,b2,c2,d2

    a1、b1、c1、d1中蓝色矩形为a2,b2,c2,d2绘图范围;黑色虚线为辐合线。

    图  5  图 4a1a2: 14:42,b1b2: 14:48,c1c2: 14:54,d1d2: 15:00)

    图  6  2024年4月27日14:00—15:20广州市白云区钟落潭镇良田村气象观测站2 min平均气温(粉红色实线,单位:℃)、2 min平均水平风(灰实线,单位:m·s-1)、极大风(蓝实线,单位:m·s-1)、5 min累计降雨量(绿柱,单位:mm)

    图  7  基于广州CINRAD/SAD双偏振雷达的Rose2.0软件中气旋与TVS识别产品,包括中气旋底高、顶高、径向和切向直径,以及TVS底高、顶高、最大旋转速度及对应高度和低层旋转速度

    图  8  广州CINRAD/SAD双偏振雷达0.5 °仰角40 dBz反射率因子(绿色等值线)与地面2 min平均相对涡度(填色)

    (a:13:00,b:13:24,c:13:48,d:14:00,e:14:18,f:14:30,g:14:42,h:14:48,i:14:54)

    图  9  13:48、14:18、14:48、14:54广州CINRAD/SAD双偏振雷达0.5° 40 dBz等值线及径向速度V(a1、a2、a3、a4)、对应时间的反射率因子(b1、b2、b3、b4)、图a中沿黑色实线径向速度V的垂直剖面(c1、c2、c3、c4)、差分反射率ZDR(d1、d2、d3、d4)、相关系数CC(e1、e2、e3、e4)和差分传播相移率KDP(f1、f2、f3、f4)垂直剖面

    图  10  帽峰山XPAR雷达-0.9°反射率因子(a1~a4: dBZ)、径向速度(b1~b4: V)、差分反射率因子(c1~c4: ZDR)、相关系数(d1~d4: CC)、差分传播相移率(e1~e4: KDP)及剖面

    a2, b2, c2, d2, e2为a1, b1, c1, d1, e1中黑实线垂直剖面,时间为14:48;a4, b4, c4, d4, e4为a3, b3, c3, d3, e3中黑实线垂直剖面,时间为14:49。

    图  11  龙卷形成物理过程概念模型

    表  1  4月27日08时探空与订正探空环境参数

    环境参数 CAPE/(J·kg-1) LCL/M K/℃ T85/℃ SHR1/(m·s-1) SHR3/(m·s-1) SHR6/(m·s-1) SRH/(m2·s-2) EHI
    4.27T08 476.3 297.8 38.1 24.9 7.2 17.9 24.5 176.7 0.3
    4.27T12 4 072.2 417.1 9.1* 28.4* 24.6* 145.8* 7.02*
    4.27T13 3 674.0 379.8 8.5* 14.7* 21.9* 144.1* 2.81*
    4.27T14 3 571.0 277.2 25.5* 21.4* 25.1* -76.9* 1.76*
    注:*代表使用花都风廓线雷达数据与花都国家基本气象站10 m高度2 min平均风矢量计算得出。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-21
  • 修回日期:  2025-03-23
  • 刊出日期:  2026-04-20

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