2025年7月2日河北沧州EF2级龙卷过程模拟与分析

【作者】 程月星； 秦睿； 郑永光； 陈明轩； 白兰强；

【机构】 国家气象中心； 北京城市气象研究院； 佛山市龙卷风研究中心；

【摘要】 2024年7月2日17时30分左右,河北沧州黄骅发生EF2级龙卷,持续时间虽短但致灾性强,对当地建筑物造成较大损毁。本文基于观测数据与模拟分析,系统探究该龙卷的形成机制、预报偏差及关键影响因素,为提升龙卷预报能力提供参考。本次龙卷发生于有利的大尺度背景环境中,动力、热力条件及垂直风切变均较为显著。依托中国气象局龙卷风重点开放实验室重点基金支持,北京城市气象研究院和国家气象中心共同研发了龙卷可分辨数值预报系统。研究发现,当前该龙卷预报系统的0-12小时预报存在强度偏弱问题,沧州地区虽预报了龙卷发生,但强度预报明显偏弱,且存在石家庄空报、黑龙江漏报现象;而提前24小时的预报对此次过程的捕捉效果更优,沧州龙卷预报强度与观测吻合度较高。这一结果为拓展龙卷预报时效（提前1天）提供了实践依据,未来将对更多龙卷个例进行检验评估。从龙卷母体与环境特征来看,此次产生龙卷的母体风暴为超级单体风暴,其低层中气旋的抽吸作用为龙卷形成提供了基础动力。环境条件分析显示,渤海沿岸的偏东风显著增强了低层风暴相对螺旋度（SRH1）,为低层中气旋维持和增强提供了有利条件;同时,对流带的西北冷池出流（西北风）、暖区偏南风与渤海湾偏东风形成三合点,通过2米位温模拟可明确区分三类气流属性,三合点的辐合作用进一步强化了低层中气旋抽吸,促使母涡旋加强。此外,雷达低层径向速度数据显示,低层风场从偏东风快速转化为偏西风,配合地面一致持续的偏东风,表明低层垂直风切变显著增强,与低层中气旋下探形成协同效应,这一特征在风廓线观测中得到佐证。值得注意的是,即便母体风暴与背景环境条件有利,龙卷形成仍受内部涡旋自组织特征的严格制约。雷达观测显示,此次龙卷为结构紧凑的单涡龙卷结构,而模拟结果表明,最优成员的母涡旋内部仍呈现多个抽吸涡旋离散分布的状态,涡度难以有效汇聚,导致扰动气压不足,无法形成龙卷的冷凝漏斗云。仅在少数扰动试验中,当母涡旋移动速度适中、且二次微小扰动触发涡度汇聚时,才出现符合EF2级标准的单涡龙卷(涡度接近0.99s^-1,扰动气压接近-20hPa),且持续时间较短,与实况特征一致。这表明龙卷形成是内外部条件共同作用的结果,其触发机制仍需深入研究。综上,本次沧州EF2级龙卷过程揭示了超级单体母体、SRH1增强、三合点辐合等关键环境因子的作用,同时凸显了内部涡旋组织对龙卷形成的决定性影响。提前24小时预报的有效性为业务改进提供了方向,后续研究将聚焦内外部条件的协同机制,进一步提升龙卷预报的精准度与时效性。更多还原