(圖片來源:metaweb)
撰文 | 河邊的卡西莫多
審校 | 劉六七
當你看到這篇文章的時候,華北地區正經歷著同期歷史罕見的超強大風。4月11日夜間到4月13日白天,我國中東部地區有大范圍狂風、暴雨、暴雪、沙塵和強對流天氣。
京津冀、山西和內蒙古的部分地區,都有可能出現12級甚至12級以上大風,強度堪比臺風。好在幾乎沒有雨雪,而且風向是穩定的西北風,比防臺風的難度低一些。
有一種應對臺風的辦法是在窗戶上把膠帶貼成“米”字,這種方法真的管用嗎?
在2024年5月30日下午,北京城區也曾遭遇了一場大風。
那時,根據北京市氣象臺的觀測,門頭溝、朝陽、石景山等地均出現10級最大陣風(27米/秒),北京國家基本氣象站南郊觀象臺最大陣風也達9級。
那風正刮得緊。在非常短的時間里,天就由亮變暗,閃電、狂風、暴雨齊來。突如其來的大風不僅讓路邊的電動車、自行車如多米諾骨牌般被逐一刮倒,甚至市區內很多地方的大樹,都被連根拔起。
這一次強對流天氣,導致北京城區內多處區域的大樹倒伏(圖片 來 源 : 網絡 )
不過風來得快,去得也快。很快天氣就又雨過天晴了,只剩大樹倒下的一片狼藉。其實類似的場景,在我國很多地區都有發生,大樹明明把根扎得非常深了,為何突然一陣大風吹來,樹木就倒伏了呢?
想要搞清楚這個問題,就需要從外因和內因去找答案了。
外因:強對流天氣并不罕見
北京那一次的大風,其實就是遭遇了強對流天氣,也就是在短時間內,在比較小的區域內出現了災難性天氣。伴隨著強對流天氣,常常伴有雷雨大風、雷電活動、短時強降雨,甚至還會出現冰雹或者龍卷風。
強對流天氣形成的各種現象(圖片 來 源 : wikimedia.org )
不過一個地區想要產生強對流天氣,也并不容易,是需要湊齊三個“門檻”才行的。但包括北京在內的我國廣大地區,總是會在某幾個月,尤其是在夏天,恰好可以滿足這三個氣象條件,因此觸發了強對流天氣。
第一個門檻,就是需要高低空溫差大。在夏天,太陽照射強烈,很容易曬熱近地面。由于低空氣團溫度高、密度小,高空氣團溫度低、密度高,這就像是給一個電池“充上電”,高低空產生了溫差,空氣開始有了動力進行垂直運動。
強對流天氣形成示意(圖片 來 源 : 中國氣象局 )
第二個門檻:動力抬升條件好。就以北京為例,由于華北地區北部有燕山山脈,西部為太行山山脈,地勢由西北向東南傾斜。當來自蒙古高原的冷氣團好不容易翻山越嶺,碰到上升的熱空氣時,就很容易在京津冀地區觸發強對流天氣了。很多其他區域的強對流天氣,也都是冷空氣與熱空氣“打架”的結果。
第三個門檻:水汽條件充足。由于我國東部主要為季風氣候,雨熱同季。高溫條件下有了水汽的加持,氣團在空中就會凝結成水滴,形成積雨云。在高空云團還會形成冰晶,從而阻斷陽光穿透并折射陽光,形成“黑云壓城城欲摧”的景象。
強對流天氣出現時的場景(圖片 來 源 :筆者拍攝 )
不過幸好當時北京云層的整體濕度不大,所以雖然產生了強對流天氣,卻只是雨疏風驟,并沒有下起暴雨。
正是由于強對流天氣的出現,城市里刮起了大風。而風一旦吹到了鋼筋水泥的“城市森林”里,由于通道變得狹窄,就會讓流速進一步加快,這就形成了“狹管效應”。此外,高樓大廈的表面也可能對風的流動產生影響,比如建筑物的角落和邊緣可能會產生渦流,這些渦流可以進一步影響風速和風向。
狹管效應(Valley effect),亦稱峽谷效應、風洞效應。當氣流由開闊地帶流入地形構成的峽谷時,由于空氣不能大量堆積,于是加速流過狹窄區域,導致風速增大(圖片 來 源 :網絡 )
在狂風面前,大樹也難以抵抗了。
內因:想在城里扎根可真難
在城市中生長的行道木,雖然也是大樹,但與自然條件下的同類相比,它們的生長環境卻有著明顯的區別,這也成為了行道木被強對流天氣吹倒的重要因素。同樣有三個要素造成了行道木的倒伏。
首先,由于城市的路邊普遍都會鋪上瀝青或者水泥,所以行道木的根部呼吸和生長都會受限。而道路兩旁的植物,往往又要和地下管道相伴,頻繁地挖掘和鋪設管道,也會影響周圍樹木根部的生長。所以行道木的根系往往不會扎得很深,大風一來就會變得不穩。
雖然在鋪設地下管道時,會考慮對行道木的影響,但隨著植物的不斷生長,管道和植物的根部還是會互相影響 (圖片 來 源 :coloradonaturalgas.com )
綠樹成蔭,遮擋酷熱的太陽,是對于行道木的基本要求之一。但這恰恰就成為讓大樹倒伏的第二個原因。根據一些科學家的調查分析,樹身高大, 樹冠開展, 枝繁葉茂的闊葉樹種,比如加楊、毛白楊、刺槐等植物反而更容易被強風刮倒。這主要是因為這些樹木比較高大,導致重心上移,再加上樹冠枝葉的濃密導致“樹大招風”,所以讓樹木的抗風力大大降低。
另外,城市在考慮種植行道木的時候,會綜合很多因素。柳樹和懸鈴木,都是北京最常見的行道木之一,也是這次大風襲擊的“重災區”。柳樹由于往往種植在水邊,夏天雨水又多,所以導致土壤質地較軟,就容易被大風吹倒。而懸鈴木(法國梧桐)雖然生長快、耐修剪、抗污染,但卻也有一個缺點:那就是它屬于須根系植物,根部主要是往四周而不是向下生長。所以在突如其來的大風面前,也容易被連根拔起。
直根系(左)與須根系的區別 (圖 片 來 源 : pinterest.com )
遇到強對流天氣,我們應該怎么辦?
既然強對流天氣連大樹都能吹倒,那么走在路上的行人,自然也會受到威脅。那么我們應該如何在大風天氣遠離危險呢?
1.遠離大樹、廣告牌、臨時搭建物
在強對流天氣下,大樹即使不會被風連根拔起,也很有可能被攔腰折斷。廣告牌、臨時搭建物也很有可能在強風下脫落,所以一定要遠離這些區域,避免被砸傷。
由于戶外廣告牌、商業牌匾長期在戶外風吹日曬,并且通常截面比較大,在強風面前很容易就被刮倒( 圖 片 來 源 : wchstv.com )
2.不走狹長通道
高樓之間的狹長通道,很容易在大風天氣中形成“狹管效應”。所以遇到強對流天氣時,我們外出走路、騎車時要盡量避開這樣的道路。
3.遠離臨河路堤
當風速過大的時候,人很容易就失去控制。所以要盡量在強對流天氣時遠離河岸或者江邊,以防不小心被大風吹落水中發生危險。
5月30日強對流天氣實拍情況,在狂風暴雨加持下,湖邊會變得非常不安全 ( 圖 片 來 源 : 網絡 )
4.關好門窗
在家里同樣也很容易產生“狹管效應”。所以當強對流天氣來臨時,盡量把所有的門窗都關好,避免大風穿堂而過,更不要在陽臺長時間逗留,以免在家中出現不必要的風險。
參考資料:
[1] Markowski, Paul; Richardson, Yvette. Mesoscale Meteorology in Midlatitudes 1. Wiley. 2010-02-05: 245–260. ISBN 978-0-470-74213-6. doi:10.1002/9780470682104
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[3] 丁青蘭,王令,陳明軒,等,2007.北京地區暖季對流天氣的氣候特征.氣象,33(10): 37-44.
[4] 蘇永玲,何立富,鞏遠發,等,2011.京津冀地區強對流時空分布與天氣學特征分析.氣象,37(2): 177-184.
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[6] 陳登咸.抗行道樹風倒的對策[J].園林,1993(2):5-5.
[7] 新京報.北京大風導致多棵樹木倒伏,強對流天氣為何來去匆匆?https://www.sohu.com/a/782642469_114988
[8] 新華網.預報難,來得猛,危害大——怎樣防范強對流天氣.http://www.xinhuanet.com/politics/2018-08/18/c_1123288507.htm
編輯 | Ziv
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