2021年4月28日星期三,当超强风暴在德克萨斯州和俄克拉荷马州上空沸腾的大气锅炉中形成时,它们开始对大片区域倾泻如垒球般大小的破坏性冰雹。
这些冰块损坏了汽车、房屋和其他建筑物,并造成了至少一次受伤,当时一块冰雹砸中了俄克拉荷马州的一名受害者头部。

德克萨斯州大片区域被冰雹覆盖。在此美国国家气象局根据雷达和卫星数据估算出的地图中,红色表示直径超过一英寸的冰雹,而紫色表示直径大于两英寸的冰雹。(来源:美国国家气象局圣安东尼奥分局,通过Twitter)
美国国家气象局圣安东尼奥分局,通过Twitter
上图显示了从几场超强风暴中落下的冰雹的范围。它从墨西哥里奥格兰德河以西一直延伸到圣安东尼奥,几乎到达奥斯汀,德克萨斯州。根据我的粗略计算,超过10,000平方英里的区域受到了冰雹的袭击——其中很大一部分地区的冰雹直径超过一英寸。
上面的视频由GOES-16气象卫星以一分钟间隔拍摄的图像组成,显示了从2021年4月28日开始并持续到29日的风暴向东移动。图像结合了可见光和红外视图。视频的框架大致以风暴为中心。
当超强风暴形成时,强烈的上升气流将空气和湿气向上推动,导致剧烈降温。在视频中,这种过程产生的超低温以黄色、橙色和红色的色调表示。
当上升的云顶到达对流层(大气最低层)和上方的平流层之间的边界时,它们往往会向外扩散。这就解释了巨大雷暴的独特砧状云(anvil shape)。这是因为这个边界,称为平流层顶,起着天花板的作用。
但是对于超强风暴,上升气流可以变得非常强烈——空气实际上可以以每小时100英里的速度上升!——以至于它们会冲破这个“墙壁”,形成称为过顶(overshooting tops)的冒泡、球状突起。
仔细观察视频,可以看到云顶出现深色突起。这些就是过顶。根据合作气象卫星研究机构(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies)的Scott Bachmeier在他的博客文章中写道,这里的气团上升得如此之高,以至于温度降至零下80摄氏度或更低。

这张照片摄于2012年5月参与一项超强风暴研究的飞机上。它显示了俄克拉荷马州中部上空的过顶风暴。(来源:NASA Earth Observatory)
NASA地球观测站
上图显示了从相对近距离看的样子。
这里还有另一种看待德克萨斯州超强风暴的方式——两个窗口,上面是可见光视图,下面是红外视图。

上图是2021年4月28日星期三至29日横扫德克萨斯州南部的超强风暴的可见光视图。下图是红外视图。箭头指示了过顶,即云层温度骤降至零下80摄氏度或更低。这两种视图均由GOES-16气象卫星获取。(来源:CIMMS卫星博客,由Tom Yulsman标注)
CIMMS卫星博客,由Tom Yulsman标注
这里也可以看到过顶。我已经用箭头标注了它们。
要查看显示风暴发展的另一段动画,请在此查看Scott Bachmeier的帖子:这里。
在这段视频和上面嵌入的视频中,都能看到风暴生长时云顶出现的波浪状图案。这些是重力波,它们类似于将石头扔进池塘时向外扩散的波纹。只不过在风暴的情况下,产生这些波的扰动是那些向上穿过大气的上升气流。














