“歷史罕見”的華北極端大風,究竟是怎麼吹起來的?


3樓貓 發佈時間:2025-04-13 18:20:57 作者:洛天 Language

因為大風預警,昨天的北京,菜市場瞬間被掃貨,電商配送預約到了半天以後,園林部門抓緊砍伐枯樹,那些長樹枝被修剪掉,很多商場的地下停車場免費停車。這感覺,堪比南方沿海城市颱風登陸前的臨戰狀態。

根據之前北京市氣象臺發佈的大風橙色預警信號,平原地區陣風 9 至 11 級,西部、北部陣風 11 至 13 級,山區局地陣風可達 13 級以上。而中心風力達到12級就是颱風了。這是近10年北京首個大風橙色預警。河北山西等地區也發佈預警,內蒙古中西部、山西、河北西部局地陣風風力可達12~13級。中小學提前放學,居民無必要不外出,戶外施工全停止,汽車儘量停在開闊地帶,應急部門嚴陣以待。

人們在不安中等風來,開始苦等不到,但後來,暴風果然還是呼嘯而至。印象中,北方春天雖然風沙普遍,冬天春天也常有寒流長驅直入,可很少有構成風災程度的大風。這真是讓人緊張的一個跡象,未來在眾多的防災項目中,我們是否又多了一項防風災。如果是那樣,真是不堪設想。

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2025年4月11日,北京,因預報大風,大學生提前將電瓶車放倒。(圖|視覺中國)


不妨從大氣環流圖上,看看這次大風是如何發展的。4月11日上午,看5500米高度的高空風力圖(專業詞彙為500百帕等壓面),中國北方上空的空氣流動真是亂了套:因為不同緯度的溫度差異,我國中西部的上空有一個西風帶,原本冷空氣是自西向東流動,這次卻徹底轉為從北向南,又在青藏高原邊緣受到阻擋,受到西風帶原本方向的糾偏,改為向東北流動,於是在圖像上整體形成了一個巨大的“V”型折彎。

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4月11日上午,500百帕等壓面的風力圖

 

在天氣系統中,這種情況原本並不罕見。地球自轉時,在不同緯度和高度上的角速度不同,會在大氣中形成一種非常緩慢的、大尺度的波動,稱為羅斯貝波。而羅斯貝波在西風帶,經常表現為以上情況的高空槽。


不過,這次的“V”型高空槽,轉彎轉得太過極端,引導其下方的空氣流動形成了閉合,也就是西風不再西流,而是如漩渦一樣逆時針流動,這便是冷渦。果然,700百帕,也就是平均約3000米高度的空氣動力圖上,一個長軸的大氣漩渦形成了,已經逼近了華北上空。查天氣預報得知,這個冷渦是4月10日白天在蒙古國上空生成的,一路加強,向東南移動。


今天再看空氣動力圖,冷渦已經移動到北京上空。仔細看的話,約1500米,約3000米,約5000米高度的氣流,全都閉合了,甚至對流層頂端,也就是海拔約7000至12000米的高空,大氣流動也接近輕微閉合了。這意味著,從1500米到1多萬米的高空,一個極端強悍的大氣漩渦已經雄踞華北上空,像怪獸一樣俯視著我們。

冷渦和颱風有著相似之處,它們都是具有一定尺度的環流系統,都有閉合的環流結構,中心氣壓都相對周圍較低,都有較強的風場。不同之處在於,形成機制不同。颱風形成於熱帶海洋上,是海水蒸騰引發周圍空氣向中心聚集的結果;而冷渦,是由高空西風帶裡面的冷性低渦系統發展形成,一般是由冷空氣在高空堆積,形成冷性低渦中心,帶動著低空氣體流動。

冷渦和颱風的另一個不同之處是,颱風直接掃過地面,冷渦則是在高空旋轉,並不直接掃過地面。所以颱風一般都更可怕,摧房毀屋,連根拔樹,而冷渦的危害理論上應該遠不及颱風。可這次,為什麼冷渦這樣厲害,在遠離南方沿海的華北,我們也不得不像提防颱風一樣提防冷渦呢?

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4月12日早晨風力情況(圖源|北京門頭溝氣象局)

這自然離不開我們最近經常提到的忽冷忽熱,極端冷極端熱的天氣。這次大風前,中國北部有明顯的升溫過程,如4月10日北京最高氣溫達到了27℃。這既是源於太陽曝曬,也因為冷空氣南下,擠壓了本地氣團,空氣密度驟然增加,就像被子蓋得厚了,有鋒前增溫效應。


所以我們這次面臨的情況就是,一方面,一個巨大且寒冷的冷渦來到了頭頂,另一方面,冷空氣還在持續輸入,兩者深度耦合,地面的我們,就要面對一個空中怪物的各種“作妖”了。這頗有颱風向著我國沿海狂奔而來,我們要不停地觀察颱風的路徑,判斷它在哪裡登陸的即視感。


這次的冷渦和冷空氣分別有多強呢。先說冷渦,和颱風一樣,冷渦是低壓中心,它對應的地面氣壓也比較低。冷渦向前移動,與前面的暖氣團形成鋒面交接,很容易形成低壓氣旋。列幾個數據,比如通常海平面的氣壓為1000百帕,冬天亞洲腹地的氣壓為1030百帕,颱風眼的氣壓為950百帕以下,而這次華北的溫帶氣旋氣壓,只比颱風眼稍高,約在985百帕。


另一方面冷渦後面,持續衝入衝入華北的冷空氣,中心氣壓可能達到1040百帕,與前方的低壓區,在幾百公里內形成了50百帕的氣壓差,氣壓梯度達 15 百帕/百公里。也難怪幾乎所有的氣象大模型都預測到極端大風天氣,人們要像對待颱風一樣重視這場罕見的風災。


除了水平梯度上巨大的氣壓差催動的大風,這次冷渦的猙獰之處,還在於它是一團飛速旋轉著的巨厚實的冷空氣,冷空氣比暖熱空氣更重,它還會向下俯衝,在與暖空氣的交接中形成莫測的湍流。

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4月13日08時-14日08時全國大風預報圖(圖源|中央氣象局)


北京之所以是這次大風的核心區域,還離不開一個“致命助攻”,就是地形放大效應的。即便是大風天,身處小區中心的低層樓房和外圍的高樓感受也是不一樣的。這就是狹管效應,又稱峽谷效應,意思是氣流從開闊區域流到狹窄區域,會加速,導致風速增大。北京西北高、東南低,是一個天然 “風洞”。冷空氣通過南口、古北口等山口時,受燕山、太行山擠壓,風速會驟增,所以延慶佛爺頂、昌平虎峪等風口區域,實際風速會比平原地區高 2-3 級。


更大的地理背景上,北京正處於內蒙古高原到華北大平原的節點區域,京西的太行山背後,正是西北風南下的“風口”。從北京的大平原穿越南口翻過八達嶺長城,你本以為會是山連著山,很快會“爬”上內蒙古高原。其實不然,居然是一馬平川。延慶盆地、懷來盆地、陽原盆地、大同盆地、乃至更為靠南的蔚縣盆地、靈丘盆地和淶源盆地,幾乎所有這些盆地都是連接著、交疊著的,似乎是大自然這位巨人不經意地在山巒之間“踩”出一個個長條形的“腳印”,散佈於內蒙古高原和太行上燕山之間。這些巨大的長條形盆地,正是冷空氣南下要藉助的重要通道。

平時,當冷空氣南下還未構成風災的時候,我們不會注意到北京位置上的的風口效應,可一旦風大到構成了危害,地形上的疊加效應就需考慮到了。尤其是,冷風翻越太行山,冷空氣趁勢下沉,又增加了風勢。

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極大風速實況(圖源|中國天氣)


颱風在沿海地區翻江倒海,龍捲風在內地毀壞房舍家園,春夏之際颮線帶來的疾風暴雨也讓人猝不及防。現在,當全球變暖氣候變化越來越極端,很少達到災害水平的大風也在北方大地上咆哮了。在談論全球變暖的時候,科學家們更多地談論氣候變化了,因為動態的變化太過叵測了。

大自然面前,唯有加倍小心警惕。


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