以下文章经The Conversation许可转载，The Conversation是一家报道最新研究的在线出版物。
在2021年12月10日至11日夜间，一场强龙卷风爆发席卷了阿肯色州、密西西比州、密苏里州、肯塔基州、田纳西州和伊利诺伊州的部分地区，造成数十人死亡，并在数百英里的范围内留下残骸。危害气候学家阿丽莎·哈斯和凯尔西·埃利斯解释了导致这次事件发生的条件——包括可能是美国首个“四州龙卷风”——以及为什么东南部全年都容易遭受这些灾难，尤其是在夜间。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
哪些因素共同导致了如此大规模的爆发？
12月10日，一个强大的风暴系统从西部逼近美国中部。虽然该系统给寒冷的西部和北部中西部地区带来了大雪和湿滑的状况，但南部地区却在享受接近纪录的温暖，这要归功于从墨西哥湾向北流动的温暖潮湿空气。
风暴系统将寒冷、稠密的空气引入该地区，与暖空气相互作用，产生了不稳定的大气条件。当暖空气团和冷空气团相撞时，密度较小的暖空气会上升到较冷的大气层中。 随着暖空气冷却，其中包含的水汽凝结成云，并可能形成风暴。
当这种不稳定与显着的风切变（大气中不同高度的风向和风速发生变化）相结合时，就会为强旋转风暴的发生创造理想的条件。
当地面空气温暖而高层空气寒冷时，就会形成大气不稳定。 这导致暖空气团上升并形成云，这些云可能会产生雷暴，在某些情况下，还会产生龙卷风。
在龙卷风等级量表上，这次事件的强度如何？
在此次爆发期间，至少在六个州报告了38场龙卷风，造成了大范围的停电、破坏和人员伤亡。 美国国家气象局根据增强藤田级数或 EF 级数的 28 个破坏指标，对龙卷风的破坏强度进行评级。 风暴评估和龙卷风评级可能需要几天或更长时间才能完成。
截至 12 月 12 日，至少四场 EF-3 和五场 EF-2 龙卷风已得到确认。 EF-2 和 EF-3 级龙卷风被认为是强龙卷风，风速分别为 111-135 英里/小时和 136-165 英里/小时。
强烈的直线风也会伴随强风暴发生，造成的破坏可能与龙卷风一样严重。 在强风暴和龙卷风报告发生后，国家气象局会进行现场风暴破坏调查，以确定是龙卷风还是直线风造成了报告的破坏以及破坏程度。 调查人员将查看碎片是否朝一个方向散落，这将表明是直线风，还是朝许多不同方向散落，这是龙卷风的标志。
据报道，一场龙卷风横跨四个州，行程 240 英里。 这为什么不寻常？
大多数龙卷风在地面上停留的时间很短，并且行进距离很短——平均 3-4 英里。 长路径和超长路径龙卷风——那些行进至少 25 英里和 100 英里的龙卷风——相对罕见。 它们占美国所有龙卷风的不到 1%。
长路径龙卷风需要一套非常具体的要素，这些要素必须存在于广阔的区域内。 这些罕见的龙卷风是由单个超级单体风暴形成的——一种具有称为中气旋的旋转上升气流的风暴——它可以持续数小时。
强龙卷风通常比弱龙卷风在地面上停留的时间更长。 它们的路径在东南部尤其长，在凉爽季节，强龙卷风移动迅速，因此覆盖的地面更多。
长路径龙卷风的先前记录来自 1925 年，当时 F-5 三州龙卷风穿过密苏里州、伊利诺伊州和印第安纳州，行程 219 英里。 这场被昵称为“四州龙卷风”的龙卷风预计将打破该记录。 在未来几天，国家气象局将确认是一场龙卷风在地面上停留了 200 多英里，还是同一场风暴产生了多场龙卷风。 该机构已对此次事件发布了初步评级为 EF-3 或更高。
最新消息：@NOAA 的 #GOES16��️ 追踪了快速移动的 #severe 雷暴，这些雷暴产生了毁灭性的 #TornadoOutbreak 夜间爆发。 据报道，超过 30 场 #tornadoes 袭击了 6 个州。 肯塔基州州长称其为“肯塔基州历史上最严重和致命的龙卷风事件”。 #KYwx pic.twitter.com/wmZplFUP0j
— NOAA 卫星 - 公共事务 (@NOAASatellitePA) 2021 年 12 月 11 日
为什么东南部夜间和冬季龙卷风比其他地区更多？
春季通常被认为是龙卷风季节，但龙卷风可能在一年中的任何时间发生。 东南部在秋季和初冬经历了龙卷风活动的第二个高峰，冬季龙卷风并不少见。
同样，龙卷风可能在一天中的任何时间发生。 夜间龙卷风事件在东南部尤其常见，那里的风暴要素与“大平原的龙卷风走廊”不同，并且更有利于夜间龙卷风的发生。
东南部的龙卷风通常由大量的风切变驱动。 它们不像春季那样严重依赖于地面白天加热产生的上升暖湿空气，后者会造成大气不稳定——这种情况在春季更为普遍。
对本次事件的预测是准确的，并在几天前就预测了大规模爆发。 美国国家气象局位于俄克拉荷马州诺曼市的风暴预测中心和受影响的国家气象局地方天气预报办公室及时发布了观察预警、警报以及有关如何保持安全的信息。
但夜间龙卷风可能尤其致命。 更多的人员伤亡往往发生，是因为人们在睡觉时经常没有收到预警通信。 在黑暗中进行风暴观测更加困难，并且人们在晚上比白天在更坚固的建筑物中工作时更有可能住在更脆弱的房屋中，例如移动房屋。
拥有多种可靠的夜间接收预警的方法至关重要，因为在恶劣天气期间可能会断电，手机服务可能会中断。 不幸的是，在 12 月 10 日至 11 日的事件中，一些去避难所的人在龙卷风袭击他们所在的建筑物时丧生。 但是，及时的预警可以让人们在与地基或地下室相连的坚固建筑物中安全避难，这意味着在破坏性较小的事件中可以幸存下来。
本文最初发表于The Conversation。 阅读原文。