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2021年12月10-11日晚，一场强大的龙卷风席卷了美国阿肯色州、密西西比州、密苏里州、肯塔基州、田纳西州和伊利诺伊州的部分地区，造成数十人死亡，数百英里范围内变成废墟。灾害气候学家Alisa Hass和Kelsey Ellis解释了这一可能是美国首个“四州龙卷风”事件的产生条件，以及为什么美国东南地区全年，尤其在夜间，更容易受到这些灾害的影响。
哪些因素共同作用导致了如此大规模的爆发？
12月10日，一个强大的风暴系统从美国西部向中部靠近。当该系统给较冷的西部和中西部偏北地区带来大雪和湿滑天气时，得益于从墨西哥湾北移的暖湿空气的影响，美国南部正经历接近破纪录的温暖天气。
风暴系统为该地区带来了密集的冷空气，它与暖空气相互作用，创造了不稳定的大气条件。当冷暖气团相遇时，密度较小的暖气团会上升，进入更冷的大气层。随着这些暖空气的冷却，它所包含的水分凝结成云，可能形成风暴。
在龙卷风等级表上，这一事件的强度有多大？
不同增强型Fujita等级（EF）龙卷风的预期损害，使用2011年大规模爆发的龙卷风案例进行展示。（图片来源：美国国家气象局）
据报道，这次大爆发中，至少38个龙卷风在六个州造成了大范围停电、损害和人员身亡。美国国家气象局基于增强型Fujita等级（或EF级别）的28个破坏指标，根据破坏强度对这些龙卷风进行评级。风暴评估和龙卷风评级可能需要数天或更长的时间来完成。截至12月12日，至少有4个EF-3级和5个EF-2级龙卷风已被认定。EF-2和EF-3级龙卷风被认为是强龙卷风，其风速分别为113-157英里/小时和158-206英里/小时。
强烈的直线风也会随着强风暴出现，并可以造成与龙卷风同样的损失。在强风暴和龙卷风被报道之后，美国国家气象局亲自进行了风暴损害调查，以确定是龙卷风还是直线风造成了所报告的这些损害，并确认损害程度。调查人员将调查瓦砾堆是散落在同一方向还是许多不同的方向，前者表明是直线风，后者则是龙卷风的标志。
为什么报道中轨迹240英里，穿越四个州的龙卷风并不常见？
大气不稳定出现在大气近地层较暖，而高层较冷的时候，并会导致暖气团上升，生成云团。云团会产生雷暴，在某些情况下，也会导致龙卷风。
大多数龙卷风在地面停留的时间很短，形成的轨迹也很短，平均为3-4英里。长轨迹和超长轨迹龙卷风，即轨迹长度分别达25英里和100英里的龙卷风，则相对不常见，只占美国所有龙卷风的不到1%。
长轨迹龙卷风的形成需要一系列非常特殊的成分，且必须在大范围内存在。这类不常见的龙卷风由持续数小时的超级单体风暴形成。超级单体风暴是一种具有旋转上升气流的风暴，该气流被称作中尺度气旋。强龙卷风在地面停留的时间往往比较弱的龙卷风更长。在东南部地区，强龙卷风会在凉爽的季节快速移动，因而路径特别长，能覆盖更多区域。
先前的长轨迹龙卷风记录来自1925年，当时F-5三州龙卷风移动了219英里，横跨密苏里州、伊利诺伊州和印第安纳州。这次的“四州龙卷风”预计将打破这一记录。在未来几天，美国国家气象局将确认是一个龙卷风在地面上停留了200多英里，还是同一风暴产生了多个龙卷风。
为什么东南地区的冬季夜间龙卷风比其他地区更多？
春季通常被认为是龙卷风的季节，但龙卷风可以在一年内任何季节发生。美国东南部在秋季与初冬经历了龙卷风活动的第二个高峰，并且冬季的龙卷风并不罕见。同样，龙卷风可以在一天中的任何时刻产生。夜间龙卷风事件在美国东南部特别常见，这里的风暴成分不同，比大平原地区的“龙卷风走廊”更有利于产生夜间龙卷风。
美国东南部的龙卷风暴通常由大量的风切变驱动。它们并不严重依赖于产生大气不稳定的，温暖潮湿的上升气流。因为这种驱动条件需要白天对地表进行加热，在春季更为常见。
针对这一事件的预测较为准确，已提前数天预测到了一次大的爆发。位于俄克拉荷马州诺曼的美国国家气象局风暴预测中心和受影响地区的地方天气预报办公室及时发布了龙卷风观测、灾害预警和人身安全保障的相关信息。
但是夜间龙卷风可能是相当致命的。人们在睡觉时无法收到预警信息，往往会导致更多人员死亡。在黑暗中发现风暴更加困难，而且在夜间，人们更有可能待在脆弱的住房，如活动房屋中，而非白天工作时所在的更加坚固的建筑物中。
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开发多种可靠方法在夜间接收预警至关重要，因为在极端天气下，电力和手机通讯服务都有可能中断。遗憾的是，在12月10至11日的事件中，一些前往避难所的人在龙卷风袭击他们所在的建筑物时遇难。但是，及时发出警告，让人们安全躲在与地基、地下室相连的坚固结构中，这意味着在破坏性较小的事件中更可能生还。
作者：Alisa Hass, Kelsey Ellis
翻译：张智煜
审校：张楚
引进来源：The Conversation
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