龙卷风和超级单体风暴

超级单体风暴是最危险的雷暴类型，它是一个旋转的引擎，其深厚、持久的中尺度气旋能将旋转集中成龙卷风的猛烈涡旋。

Definition

超级单体风暴是一种雷暴，具有持久、深厚、旋转的上升气流，称为中尺度气旋；龙卷风是从风暴底部延伸到地面的剧烈旋转气柱。

Scope

本主题涵盖超级单体雷暴的结构和动力学、其旋转中尺度气旋在垂直风切变中的起源、产生龙卷风的过程，以及通过破坏程度对龙卷风强度进行评级。

Core questions

• 垂直风切变如何赋予超级单体风暴旋转的上升气流？
• 什么是中尺度气旋，它是如何形成的？
• 哪些过程将旋转集中成近地面的龙卷风？
• 龙卷风强度是如何估计和评级的？

Key theories

剪切倾斜形成中尺度气旋

与垂直风切变相关的水平涡度被风暴的上升气流倾斜成垂直方向并拉伸，从而产生定义超级单体风暴中尺度气旋的深厚、持久的旋转。

近地面龙卷风的形成

龙卷风的形成是由于近地面旋转（通常涉及沿风暴尺度边界产生的斜压涡度）在中尺度气旋下方集中并拉伸成一个强烈的低层涡旋。

Mechanisms

在强垂直风切变的环境中，雷暴的上升气流将水平涡度倾斜并拉伸成垂直涡度，从而产生旋转的中尺度气旋，赋予超级单体风暴持久性和产生恶劣天气的潜力。当近地面的旋转也产生并集中，通常沿风暴后侧下沉气流边界，并在中尺度气旋下方被拉伸成一个小型、强烈的涡旋时，龙卷风就形成了。由此产生的龙卷风在事后根据其造成的破坏进行评级。

Clinical relevance

超级单体风暴会产生最猛烈的龙卷风以及巨型冰雹和破坏性大风，因此了解其结构是雷达探测中尺度气旋、发布龙卷风预警以及旨在提高预警提前期以保护生命的研究的基础。

History

基思·布朗宁（Keith Browning）在20世纪60年代识别并命名了超级单体风暴，藤田（Fujita）开发了基于破坏程度的龙卷风强度评级量表；此后，利用移动雷达和风暴拦截进行的野外考察（如布鲁斯坦（Bluestein）著作中所述）推动了对中尺度气旋和龙卷风形成过程的理解。

Key figures

• Tetsuya Theodore Fujita
• Keith Browning
• Howard Bluestein

Seminal works

• markowski2010
• bluestein2013

Frequently asked questions

超级单体风暴与普通雷暴有何不同？

超级单体风暴具有单一、深厚、持续旋转的上升气流，称为中尺度气旋，这使其能够持续数小时并产生最恶劣的天气，包括大冰雹和强龙卷风，这与短暂的普通风暴不同。

龙卷风的强度如何测量？

龙卷风强度是在事件发生后根据其造成的破坏，使用增强藤田（Enhanced Fujita）量表进行估计的，因为在龙卷风内部直接测量风速的情况很少见；该量表从最弱的EF0到最猛烈的EF5不等。