以下文章經The Conversation許可轉載，The Conversation是一家報道最新研究的線上出版物。
在2021年12月10日至11日夜間，一場強龍捲風爆發席捲了阿肯色州、密西西比州、密蘇里州、肯塔基州、田納西州和伊利諾伊州的部分地區，造成數十人死亡，並在數百英里的範圍內留下殘骸。危害氣候學家阿麗莎·哈斯和凱爾西·埃利斯解釋了導致這次事件發生的條件——包括可能是美國首個“四州龍捲風”——以及為什麼東南部全年都容易遭受這些災難，尤其是在夜間。
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哪些因素共同導致瞭如此大規模的爆發？
12月10日，一個強大的風暴系統從西部逼近美國中部。雖然該系統給寒冷的西部和北部中西部地區帶來了大雪和溼滑的狀況，但南部地區卻在享受接近紀錄的溫暖，這要歸功於從墨西哥灣向北流動的溫暖潮溼空氣。
風暴系統將寒冷、稠密的空氣引入該地區，與暖空氣相互作用，產生了不穩定的大氣條件。當暖空氣團和冷空氣團相撞時，密度較小的暖空氣會上升到較冷的大氣層中。 隨著暖空氣冷卻，其中包含的水汽凝結成雲，並可能形成風暴。
當這種不穩定與顯著的風切變（大氣中不同高度的風向和風速發生變化）相結合時，就會為強旋轉風暴的發生創造理想的條件。
當地面空氣溫暖而高層空氣寒冷時，就會形成大氣不穩定。 這導致暖空氣團上升並形成雲，這些雲可能會產生雷暴，在某些情況下，還會產生龍捲風。
在龍捲風等級量表上，這次事件的強度如何？
在此次爆發期間，至少在六個州報告了38場龍捲風，造成了大範圍的停電、破壞和人員傷亡。 美國國家氣象局根據增強藤田級數或 EF 級數的 28 個破壞指標，對龍捲風的破壞強度進行評級。 風暴評估和龍捲風評級可能需要幾天或更長時間才能完成。
截至 12 月 12 日，至少四場 EF-3 和五場 EF-2 龍捲風已得到確認。 EF-2 和 EF-3 級龍捲風被認為是強龍捲風，風速分別為 111-135 英里/小時和 136-165 英里/小時。
強烈的直線風也會伴隨強風暴發生，造成的破壞可能與龍捲風一樣嚴重。 在強風暴和龍捲風報告發生後，國家氣象局會進行現場風暴破壞調查，以確定是龍捲風還是直線風造成了報告的破壞以及破壞程度。 調查人員將檢視碎片是否朝一個方向散落，這將表明是直線風，還是朝許多不同方向散落，這是龍捲風的標誌。
據報道，一場龍捲風橫跨四個州，行程 240 英里。 這為什麼不尋常？
大多數龍捲風在地面上停留的時間很短，並且行進距離很短——平均 3-4 英里。 長路徑和超長路徑龍捲風——那些行進至少 25 英里和 100 英里的龍捲風——相對罕見。 它們佔美國所有龍捲風的不到 1%。
長路徑龍捲風需要一套非常具體的要素，這些要素必須存在於廣闊的區域內。 這些罕見的龍捲風是由單個超級單體風暴形成的——一種具有稱為中氣旋的旋轉上升氣流的風暴——它可以持續數小時。
強龍捲風通常比弱龍捲風在地面上停留的時間更長。 它們的路徑在東南部尤其長，在涼爽季節，強龍捲風移動迅速，因此覆蓋的地面更多。
長路徑龍捲風的先前記錄來自 1925 年，當時 F-5 三州龍捲風穿過密蘇里州、伊利諾伊州和印第安納州，行程 219 英里。 這場被暱稱為“四州龍捲風”的龍捲風預計將打破該記錄。 在未來幾天，國家氣象局將確認是一場龍捲風在地面上停留了 200 多英里，還是同一場風暴產生了多場龍捲風。 該機構已對此次事件釋出了初步評級為 EF-3 或更高。
最新訊息：@NOAA 的 #GOES16��️ 追蹤了快速移動的 #severe 雷暴，這些雷暴產生了毀滅性的 #TornadoOutbreak 夜間爆發。 據報道，超過 30 場 #tornadoes 襲擊了 6 個州。 肯塔基州州長稱其為“肯塔基州歷史上最嚴重和致命的龍捲風事件”。 #KYwx pic.twitter.com/wmZplFUP0j
— NOAA 衛星 - 公共事務 (@NOAASatellitePA) 2021 年 12 月 11 日
為什麼東南部夜間和冬季龍捲風比其他地區更多？
春季通常被認為是龍捲風季節，但龍捲風可能在一年中的任何時間發生。 東南部在秋季和初冬經歷了龍捲風活動的第二個高峰，冬季龍捲風並不少見。
同樣，龍捲風可能在一天中的任何時間發生。 夜間龍捲風事件在東南部尤其常見，那裡的風暴要素與“大平原的龍捲風走廊”不同，並且更有利於夜間龍捲風的發生。
東南部的龍捲風通常由大量的風切變驅動。 它們不像春季那樣嚴重依賴於地面白天加熱產生的上升暖溼空氣，後者會造成大氣不穩定——這種情況在春季更為普遍。
對本次事件的預測是準確的，並在幾天前就預測了大規模爆發。 美國國家氣象局位於俄克拉荷馬州諾曼市的風暴預測中心和受影響的國家氣象局地方天氣預報辦公室及時釋出了觀察預警、警報以及有關如何保持安全的資訊。
但夜間龍捲風可能尤其致命。 更多的人員傷亡往往發生，是因為人們在睡覺時經常沒有收到預警通訊。 在黑暗中進行風暴觀測更加困難，並且人們在晚上比白天在更堅固的建築物中工作時更有可能住在更脆弱的房屋中，例如移動房屋。
擁有多種可靠的夜間接收預警的方法至關重要，因為在惡劣天氣期間可能會斷電，手機服務可能會中斷。 不幸的是，在 12 月 10 日至 11 日的事件中，一些去避難所的人在龍捲風襲擊他們所在的建築物時喪生。 但是，及時的預警可以讓人們在與地基或地下室相連的堅固建築物中安全避難，這意味著在破壞性較小的事件中可以倖存下來。
本文最初發表於The Conversation。 閱讀原文。