下击暴流低空中的隐形杀手

郭兴

1982年7月9日，泛美航空公司一架波音727客机在新奥尔良起飞后仅20秒钟，突然失控坠毁，机上145人全部遇难。

2000年6月22日，武汉航空公司一架运七飞机在准备降落过程中，解体坠毁，造成49人死亡。

2015年6月1日，重庆东方轮船公司所属“东方之星”号客轮在航行至湖北监利县大马洲水道时翻沉，造成严重的人员死亡。

这些惨痛的事故背后都是同一个“罪魁祸首”——下击暴流。作为一种灾害性天气，下击暴流看不见，也摸不着，就像一个隐形杀手，总在不经意间带来致命伤害，所以，人们又把它称为“低空风怪”。

从天而降的“气流弹”

下击暴流，可以说是一个非常“高冷”的科学名词，此前可能很多人都没有听说过。那么，什么是下击暴流呢？

首先让我们看看《大气科学辞典》的权威解释：下击暴流是一股在地面或地面附近引起辐射型灾害性大风的强烈下沉气流。通俗来讲，下击暴流就是从云中快速下冲的一股强烈气流，触及地面后向四面八方散开。我们可以把它想象为一个从天而降的气流炸弹，到达地面后爆炸，气流就像炸弹的碎片一样向周围飞溅。向四周发散的气流形成了强烈的直线风，其威力和龙卷风相当；越接近地面，风速越大，可达到20米/秒以上，影响方圆几千米范围。

下击暴流是日裔美籍气象学家藤田在20世纪70年代调查飞机失事事件时首次提出的。按照其发生尺度大小、持续时间可分为微下击暴流和宏下击暴流。其中，水平辐散尺度小于4000米、时间尺度为2～10分钟的强下沉气流区被称为微下击暴流；尺度大于4000米、持续时间为5～20分钟的为宏下击暴流。在一个大的下击暴流外流场中，往往嵌着几个微下击暴流单体。

那么，下击暴流是如何形成的呢？

一般认为，下击暴流的形成与雷暴云顶的上冲与崩溃紧密相关。上升气流在其上升和上冲过程中，从高层大气运动中获得了水平动量。随着上冲高度的增加，上升气流的动能变为势能（表现为重、冷的云顶）而被储存起来，其后，一旦上升气流迅速消失，云顶迅速崩溃，产生下沉气流，下沉气流在下降过程中吸收了巨大的水平动量迅速向前推进，当气流到达地面时，就可以形成下击暴流。

飞行安全的“死对头”

下击暴流属于小尺度风暴系统，虽然“个头儿”小，但“脾气”大，其破坏性不可小觑。

首先，它是飞行安全的劲敌。下击暴流对飞行安全的影响主要表现在起飞和着陆上。 飞机起降中在飞越下击暴流时会碰到逆风切变、顺风切变、侧风切变、垂直风切变等4种风切变，同时由于下击暴流下沉到地面时迅速外流，飞机起降时都是先逆风飞行，然后飞进下击暴流区，最后顺风飞行。在逆风飞行时，飞机空速（即飞机相对于空气的运动速度）增大，飞行员为了保持空速，必然会减油门。当油门减下来后，飞机飞进下击暴流区。这时，飞机空速减小，飞行高度突然下降。飞行员为了保持空速和高度，必须增大油门。当油门增大后，飞机飞进顺风区，容易造成速度失控。如果下沉气流不强，飞行高度高，飞行员飞行经验丰富，还有可能飞出危险区；但是，如果碰到下沉气流强度大，飞机飞行高度低，飞行员缺少飞行经验，一旦操作不当，就可能造成飞机失速坠毁。

另外，下击暴流触地后带来的瞬时大风破坏力极强。下击暴流影响区域内可能出现超过17.2米/秒（8级）的瞬时地面大风，最大地面风速可达50米/秒（15级）。这种突发性的大风灾害难以提前预测，往往在毫无征兆的情况下突然发生，短时间内就会造成较大伤害。

容易和龙卷、飑线“傻傻分不清”

在鉴定下击暴流天气时，常会把它和龙卷风混淆。我们知道，龙卷风的“知名度”相对于下击暴流而言，可是高出很多。与下击暴流一样，龙卷风也是一种破坏力极强的小尺度天气现象，生成和消亡迅速，持续时间由十几分钟到几小时不等，风速最大可达200米/秒以上；但是，这两种天气现象还是有一定区别的。

首先，两者的形成机理不同，甚至可以说是相反的。龙卷风是一个低气压涡旋，是由强大的垂直向上抽吸形成，其内部的气压比外部低很多；而下击暴流在地面上是一个雷暴高压。其次，两者形成的风的特点也不同。龙卷风在地面的气流向内辐合，形成旋转性的强风；下击暴流的地面气流向外辐散，形成直线形大风。再次，两者的最大风速的大小和分布也不一样。龙卷风的风速由中心向外逐渐增大，一般距中心10米处风速最大，可达12级以上；而下击暴流在嵌有微下击暴流的重叠部分风速最大，可达8级以上。最后，龙卷风与下击暴流的尺度也不相同。龙卷风的尺度要小得多，只有数十米到百米，而下击暴流的尺度可达几千米，相对较大。

除了龙卷风之外，下击暴流经常和飑线“纠缠”在一起。在气象学中，飑是指突然发作的强风，持续时间短，出现时瞬间风速突增，风向突变，气象要素也随之剧烈变化，令人猝不及防。飑常不只在一处发生，而是排列成线状，称为飑线，是由许多雷暴单体排列而成的强对流云带，在雷达图上常显示为一条强回波带。飑线移动速度快，持续时间短，沿着飑线可出现下击暴流、龙卷风、雷雨大风、冰雹等剧烈的天气现象。前面提到的“东方之星”号客轮翻沉事件，就是由飑线伴有下击暴流带来的强风暴雨袭击所致。

天气预报中的“老大难”

下击暴流如此“凶残”，我们现在能提前预报出来吗？

事实上，下击暴流、龙卷风以及飑线等强对流天气预报是目前天气预报中的一个世界性难题，各国都无法准确预报它们出现的落区和时间。以下击暴流为例，美国从2004年开始探索下击暴流的识别和预警，发现下击暴流的预警时间与其离雷达的距离有关：距离在20～45千米左右，提前预警时间为5.5分钟；在45～80千米范围内，提前预警时间基本为零；而小于20千米和大于80千米时，则无法进行预警，只能通过事后现场调查分析才能确认。

下击暴流如此难以“捉摸”，原因何在呢？

首先，是因为其“个头儿”小。相比于台风、冷空气这些天气系统中的“大块头儿”（空间上有几百千米甚至上千千米，属于大尺度天气系统），下击暴流等强对流天气属于“小个子”——中小尺度天气系统。其影响范围从几千米到几十千米不等，有时甚至按照百米计量。而气象台站目前的密度太稀疏，难免会有疏漏。

其次，是它很“短命”。下击暴流等强对流天气往往突然生成，对某一地区的影响时间也相对较短，“生命史”只有十几分钟到个把小时，有的甚至是分分钟的事儿。因此，要提前预报也就非常困难了。

再次，是它“出生”的环境很复杂，也进一步增加了准确监测、预报的难度。

【责任编辑】赵 菲