出丽正门

【元】刘崧

双塘南城莽苍中,断垣荒草路西东。

万条柳暗鹅毛雨,千丈城高羊角风。

铁键重门车碌碌,金铃草带马珑珑。

边风不动居人少,散漫牛羊落日红。

刘崧的《出丽正门》是一首充满历史沧桑感的古诗。这首诗以生动的笔触和复杂的情感,带领读者走进一座遥远而荒凉的边城。

走出丽正门,南城外的双塘郊野一片荒芜,断壁残垣间荒草蔓延,丛生的杂草掩没了东西向的道路。千万条柳枝在细密如鹅毛的雨中摇曳,高耸的城楼上,狂暴的羊角风呼啸盘旋。冰冷的铁门栓紧扣着重重大门,门外零星的车马碌碌驶过;枯草缠绕着废弃的马具,金铃在风中丁零作响。边塞的狂风暂歇,城中人烟稀少,落日余晖下,唯有牛羊在漫无目的地游荡。

《出丽正门》作于元末明初动荡之际,作者刘崧亲历战乱。他借残垣风雨、空城牛羊之景,投射对朝代倾覆的黍离之悲,隐含对新旧秩序更迭的冷峻审视。作为江西诗派后劲,刘崧以冷笔写热史,以一座边城的荒芜寓言整个时代的倾覆,其意象之密、寄托之深,堪称元末诗史“黍离之悲”的典范。

从气象学角度看,刘崧在诗中提到的“羊角风”到底是一种什么风?这种风为何会被冠以“羊角”之名呢?

尘卷风乎?龙卷风乎?

刘崧不是唯一提到过“羊角风”的古人,《庄子·逍遥游》和《淮南子》里都曾提及“羊角风”,且其中的描述充满着奇幻色彩。《梦溪笔谈》则记录了一件真实发生的事件。宋神宗熙宁九年(1076年),恩州武城县(今山东省武城县)出现了“羊角风”,“大木尽拔”,房舍尽毁,死伤无数,县城被迫迁往他处。上述这些古籍中提到的“羊角风”到底属于哪一种风呢?

有人认为,“羊角风”可能是旋风。所谓旋风,是指绕垂直轴旋转的气流系统,是大气中常见的局部性环流现象。龙卷风、尘卷风、温带气旋、热带气旋都属于旋风,因而,认为“羊角风”是旋风的说法太过笼统,不够精准。况且,在古人的认知体系里,温带气旋被称为“暴风”,热带气旋被称为“台风/ 飓风”,由此可知,“羊角风”要么指龙卷风,要么指尘卷风。

那么,“羊角风”究竟属于尘卷风,还是龙卷风呢?

通过下表,我们可以对龙卷风和尘卷风进行详细区分。

“羊角风”当指龙卷风

了解了两者的区别后,基本可以断定,古人所说的“羊角风”特指龙卷风。

在《庄子·逍遥游》中,可以让大鹏鸟扶摇而上九万里的螺旋风暴,其通天贯云的形态与龙卷风一致。有人做过测算,要想把庄子描述的鲲鹏垂直送上距地面9万里的高空, 需克服重力做功约6.6×1026焦耳, 典型龙卷风的能量约为1×1018焦耳, 仅为鲲鹏飞升所需能量的6600万分之一。也就是说,需6600万个龙卷风同时作用,且能量100%转化( 现实中的转化率不足1%),才能让鲲鹏飞到庄子在文章中所描述的高度。虽然按照现有的物理定律,地球上完全无法满足鲲鹏起飞所需的能量要求;不过,在庄子眼里,让鲲鹏飞起来的“扶摇”“羊角”毋庸置疑应当是龙卷风这样有着巨大能量的风,而不是弱小的尘卷风。

《梦溪笔谈》记载的发生在武城县的“羊角风”,就破坏力来看,符合龙卷风的特征。虽然有报道称,尘卷风也会将人卷至数米高空中,但毕竟是个例,与龙卷风相比,尘卷风的破坏力要小得多。

我国古代儿童启蒙读物《幼学琼林》中将“羊角”解释为“拔木之风”。从各类古籍看,它们所突出的“羊角风”的狂暴特性,与龙卷风的形态和破坏力相匹配。古人将普通的旋风称为“回风”“飘风”,而直观地称龙卷风为“羊角风”,也是取其螺旋之形与摧枯拉朽之力。

回到文章开头提到的刘崧所写《出丽正门》,诗中描写的“羊角风”极可能是龙卷风,因为只有如此大风,才能够制造出足够沉重的气氛。当然,还有一种可能,那就是现实中并没有出现龙卷风,或者只出现了小旋风,但作者利用“羊角风”象征当时的社会风暴。

既然“羊角风”专指龙卷风,那么,古人将尘卷风称为什么?

古人称尘卷风为“尘柱”或“旱旋风”。据敦煌文书《沙州都督府图经》记载,当地曾在白天出现直上云天的尘柱,并很快自行消散。根据其描述,可知尘柱具有在晴朗天气下突然形成、短暂存在的特征,与尘卷风现象高度吻合。据其他古籍记载,尘柱和旱旋风往往起于西北戈壁等气候干燥地区,出现在晴天,“旋尘如柱”,且伴随扬沙。

龙卷风

尘卷风

难以追踪的龙卷风

龙卷风的破坏力大,造成的灾害严重,但龙卷风的预报被公认为“世界级难题”。龙卷风为什么这么难以预报呢?

第一,龙卷风的尺度极小。其直径通常只有两三百米,最大不超过1000米,生命周期短至几分钟到几十分钟。与之相比, 台风系统的直径可达上千千米, 生命周期可持续数日。由于龙卷风的尺度仅为台风的千分之一,导致进行预报的窗口极短。

第二,随机性强。在相似的强对流环境中(如超级单体风暴),仅有部分风暴会生成龙卷风, 地面温度、湿度分布或城市热岛效应等微小的气象变量差异即可决定是否能够形成龙卷风, 因此, 龙卷风被称为难以捕捉的“瞬间杀手”。

第三, 形成机理复杂。龙卷风的形成需同时满足强垂直风切变、充沛水汽、不稳定能量和风暴螺旋度等多个条件,但人们目前对这些参数的临界阈值与相互作用机理仍不明晰, 比如, 超级单体风暴中的“ 中气旋” 是如何触发近地面涡旋并形成龙卷的,冷空气外流与暖湿气流的相互作用机制是如何量化的,等等。故而, 龙卷风的生成机理在当下仍以“ 科学假说” 为主, 缺乏普适理论,相关科学认知尚未完全突破。

第四,监测技术受限。使用常规雷达监测龙卷风时,存在近地面盲区,难以捕捉贴地涡旋。此外,雷达的扫描精度约为250米,而龙卷风的核心涡旋仅有数十米,导致使用雷达监测龙卷风时只能依赖钩状回波、中气旋等间接证据进行推断,难以进行准确判定。

第五,数值预报算力瓶颈。解析龙卷涡旋的网格需达到50 米级,远超当前的预报业务模式。这意味着,预报龙卷风的计算量较常规预报会激增百倍,现有计算机无法支撑龙卷风专用高分辨率模式。

第六,预警业务困境。即便监测到龙卷涡旋特征,现实所需要的平均预警时间也要10~20分钟,而我国多数龙卷风的生命史更短,导致公众接到预警信息时,已来不及避灾或灾害已经酿成。另外,由于出现在我国的龙卷风样本少,对其预报经验不足,使得空报和漏报的风险增加。

【责任编辑】赵菲

人工龙卷风实验

龙卷风变多了吗

随着气候变暖,极端天气事件频发,龙卷风发生的频次是否增多了?

事实上,从1950年至今,全球龙卷风总数未出现统计学上的显著上升,美国EF2 级以上的强龙卷风出现的频率在近50 年里甚至略有下降。

这似乎是一个好消息,但是龙卷风灾害的风险格局正在被气候变暖深刻重构。

以龙卷风多发的美国为例。

该国中西部是传统的龙卷风高发区,但这些地区龙卷风发生的频率显示出下降趋势。与之相反,从密西西比河谷延伸至卡罗莱纳一带的美国东南部(被称为“迪克西巷”)的龙卷风活动呈现频率和强度双增态势。这是因为墨西哥湾暖湿气流随着气候变暖向北扩张,同时,冷空气路径东移,导致大气不稳定能量最强的区域向人口更稠密的东部和东南部转移。

另外,该国龙卷风出现季节延长与冬季活跃度显著上升的态势。虽然春季仍然是龙卷风最活跃的季节,但冬季龙卷风活动急剧增加,发生频率几乎倍增。

另外,夜间发生龙卷风的风险加剧。冬季,超过70% 的龙卷风发生在夜间,由于夜间能见度低,加上人们警觉性相对较低和预警响应可能延迟,导致夜间出现的龙卷风的致死率比日间高3 倍。

最后,单体风暴极端性升级。单个超级单体风暴在其生命周期内产生多个龙卷风的概率显著上升。在美国,EF3级至EF5级的强龙卷风占比上升。另外,近十年的观测数据表明,龙卷风的平均移动时速快了8~15千米。这意味着,其地面破坏路径可能更长,同时留给预警和避难的时间窗口也被压缩。