“炸弹气旋”是个什么东东？| 极端天气

什么是炸弹气旋

“炸弹气旋”（bomb cyclone）也被称为“天气炸弹”、“气象炸弹”。不过，炸弹气旋和炸弹一点关系都没有，也不是传说中的气象武器， 而是一种自然现象，指的是中纬度地区的一种极端天气过程，具体来讲，如果一个气旋系统的中心气压在24小时降低24 hPa（气压单位，百帕），这个气旋就是妥妥的炸弹气旋了。

What？气旋是什么？

当某个地区气压比周围低，周围空气即向此处汇集，因为地球的旋转，这些向内汇集的空气，一边向内运动，一边旋转起来，在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转，即构成气旋。气旋中心气压最低，伴随有空气汇合上升，是剧烈天气经常发生的区域，气压越低，风速越强，天气越剧烈。

也许你会认为24 hPa的变化对于总大气压强~1013 hPa似乎不算是多大的变化，但是要考虑到日常的气压波动变化也就10hPa以内，就像人体的正常温度变化大概也0.5度，在0.5度范围内上下波动人没有太大的感觉，但是24 hPa的变化就是一个显著的变化了，从正常温度37度升高1度，或者降低1度，对于普通成人而言，都会有不舒服的感觉，得考虑停止工作休息，或者去趟医院了。而1月份美国的“炸弹”气旋在24小时内气压降低超过50 hPa！成人的温度升高2.5度或者降低2.5度，那可是可怕的状态了，得赶紧去医院了（指不定什么可怕疾病呢，有些医院还得走专门发热通道）。因此“炸弹”只是用来形容这一类气旋的爆发力和破坏力，其发展速度非常快，强度非常强而已，造成的影响也非常严重。

2018年1月4日美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的卫星图片，中间螺旋状像逗点的云系即年初影响北美的“炸弹气旋”

炸弹气旋（bomb cyclone）这个名词听起来不像是个专业词汇，像是媒体传播中常用到的词汇，事实上也是如此，专业领域内更倾向于用 explosive cyclogenesis，或者 bombogenesis。但是气象专业领域也用 bomb cyclone，最早是1980年由 MIT 两位科学家 Sanders 和 Gyakum 提出来的，他们在当年的《每月天气评论》(Monthly Weather Review)上首次提出了炸弹气旋的标准，即中纬度地区气旋系统中心气压在24小时降低24 hPa 。当然，并不是每个研究者都认为这是个好词汇，欧洲有几位科学家就认为美国人总是爱用这些惊悚词汇，弄得一个天气系统像是有战争危险似的，发明这个词的 Fred Sanders 教授怼了回去：你们不是也在用 Front 这个词么？（front 在气象中指锋面，其还有“前线” 的含义）

恐怖的“炸弹气旋”

尽管炸弹气旋这个名称听起来有点浮夸，不过其影响确实很恐怖。

在天气云图上，炸弹气旋的螺旋状云带空间尺度一般在数千公里，与飓风的空间尺度不相上下，甚至还要更大一些，因此当这样的系统发展起来，蔓延数千公里，往往能够影响像美国这样的大国甚至一半的国土和超过一半的人口。

与炸弹气旋相对应的天气现象为狂风、严寒和暴风雪，进一步引起海水倒灌、树木房屋倒塌、停水停电、航班延误，整个地区完全陷入灾害应对和灾后重建模式。

2018年1月4-5日，一个炸弹气旋袭击北美东海岸地区。这次袭击美国东北部的炸弹气旋，它在21个小时内气压降低了53 hPa， 这一气压降低速度创美国近年之最，中心气压降低到951 hPa，这一数值已经堪比三级飓风。比如2017年重创美国的四级飓风哈维中心最低气压达到937 hPa，2017年重创我国东南部的强台风天鸽最低气压达到了945 hPa。

事实上除了气压低到飓风级别，其风速也达到飓风等级，比如炸弹气旋影响严重的美国罗得岛和马萨诸塞州最高风速达每小时134公里，弗吉尼亚州最高风速为每小时125公里，这么强的风速已经达到了美国一级飓风的等级，也超过了东亚沿岸的台风标准。

根据通用的辛普森飓风等级，最大风速为119~153公里/小时为一级飓风，风速154~177公里/小时为二级飓风，按照西太平洋台风等级表，风速118~149公里/小时为台风，风速150~183公里/小时为强台风。

大风造成大规模海水倒灌，沿海地区一片泽国。

波士顿地区海水高涨，部分地区一片泽国

“炸弹气旋”是气象学家们进行理论分析的完美模型，集合了形成中纬度天气系统的三个主要元素：

1. 来自低纬度和热带地区的强水汽输送。

2. 中纬度地区强烈的温度对比（温度梯度），气旋南面和东面为来自低纬度的强暖湿气团，而气旋北部和西部为来自高纬度和极区的强冷空气，这种温度对比越强，发展起来的气旋系统越强烈。

3. 中高层大气的强大的低压槽，多数情形下还有切断低压发展。

尽管“炸弹气旋”强度与来自热带的飓风系统可比，“炸弹气旋”和飓风系统还是在动力学过程和形成机理上截然可分，飓风是热带现象，而气旋是中高纬度现象。中纬度气旋系统发展主要是源自中纬度的强烈的温度对比（温度梯度，斜压性），而飓风和台风靠的是热带海洋水汽潜热释放对台风源源不断的能量补充（CISK机制），飓风往北移动登陆后迅速减弱，而气旋一般入海后还会迅速增强。

尽管气象学家努力想在媒体中区分飓风和冬季气旋这两个概念， 但是媒体和公众还是习惯将二者相比较。

比较起来炸弹气旋要比飓风难熬一点，飓风多发生在热带和夏-秋季节，而炸弹气旋专挑冬季最冷时刻，伴随有暴风雪和严寒天气，美国东北部的缅因州 、纽约州、密歇根州等地出现有记录以来的最低气温，新罕布什尔州的地区其气温将可能低至零下35度（美国人加拿大人穿不穿秋裤棉毛裤？）。

与此同时，多地降下暴雪，美国东北部新英格兰地区，马萨诸塞州的波士顿、罗得岛州的普罗维登斯降雪普遍超过20厘米，缅因州的波特兰最大降雪达到38厘米，连美国最南端的佛罗里达州也出现了罕见降雪。1月4日，纽约降下2018年首场暴雪（30厘米），纽约州州长安德鲁-科莫宣布该州多地进入紧急状态，纽约市所有公立学校因为天气原因停课，新泽西州、乔治亚州、北卡罗来纳州的部分地区进入州紧急状态，波士顿的公立学校当天也全部停课。

暴风雪造成乔治亚州超过1.24万户居民停电，佛罗里达州和南卡罗来纳州分别有1.02万户和2700户居民面临电力中断。民航一片混乱，纽约市的肯尼迪国际机场、拉瓜迪亚机场共有891个航班被取消。美国国家铁路客运公司调整了纽约市至波士顿的列车运行安排。纽约市内的地铁、通勤铁路及公交车均出现不同程度的延迟。

持续低温冰雪天气造成22人死亡。

炸弹气旋不光在美国出现，在全球的中高纬度地区都有可能出现，主要集中在大洋上，这与气旋自西向东移动，出海后摩擦减少，在补充了大量水汽后迅速增强有关。

平均而言，在北半球每年会出现大概45个这样的强气旋，而南半球会出现大概26个。因为气旋主要是出海后或者在沿岸增强，所以炸弹气旋主要影响大洋的沿海国家，比如北美，西欧，日本等地。

日本把 bomb cyclone 翻译为“爆弹低气压”，每年大概会有20个这样的“爆弹低气压”影响日本，例如2014年12月29日发展起来的低压中心最低达到949.8 hPa，这一强度达到了大多数强台风的等级，当年笔者前脚刚离开日本，后面“炸弹气旋”拍马杀到，日本南部地区暴雨如注，北部地区暴雪封山，从新闻上看到凄惨情形，刚好避开实在庆幸。

过山车的北美冬季

因为大多数的“炸弹气旋”主要发生在海上，因此其影响有限，有些“炸弹气旋”在海上发生-发展-消亡，除了业内人士以外，都不会引起媒体和人们的注意。

然而今年北美的“炸弹气旋”出现位置在美国的东海岸地区，其影响就非常恐怖了，对于习惯于温暖的美国人而言，这绝对是一段惊魂的经历。

现实的剧情总是比编剧写的故事还诡异，当气旋结束之后，美国东海岸地区温度骤然升高，2018年2月21日，纽约市当日最高气温达25.6摄氏度，并在多个观测点创下2月气温历史新高，严寒忽然像是成了遥远的记忆（刚从淘宝买的秋裤棉毛裤就没用了）。

美国的纽约市区人们吊带短袖出场，趴在长凳上阅读，一幅春天景象，而波士顿当天温度也超过22度，海边已经有人穿着短袖骑车运动享受春天阳光了，而正常情况到了3月下旬（3月27日）才会升高到这一温度，在波士顿150年的历史气候记录里，2月份可从来没有这么高温过。

2月21日，纽约市当日最高气温达25.6摄氏度，哈德逊河旁边的 Greenway ，人们吊带衬衫出场，趴在路边读书看报，一副春末夏初景象。Photo by Drew Angerer/Getty Images，https://www.wunderground.com/cat6/summer-february-80-massachusetts-78-nyc

2月21日波士顿海边，美国东部多个城市温度创历史记录，俨然夏日时光。图片来源：Drew Angerer/Getty Images，https://grist.org/article/its-a-steamy-80-degrees-in-new-england-in-february-thats-bad/

2月21日，美国东部多个城市高温， 创历史记录，纽约中央公园温度78华氏度（25.6摄氏度），华盛顿特区温度82华氏度（27.8摄氏度），这还是冬季的2月份么？https://www.wunderground.com/cat6/summer-february-80-massachusetts-78-nyc

然而好事不长久，进入三月后第二个“炸弹气旋”袭来，美国东部的麻省、纽约等地区再次宣布进入州紧急状态，发布狂风预警信号和暴风雪预警信号。康州，麻省，新罕布什尔州、纽约州、华盛顿特区、罗得岛州、佛蒙特州、特拉华州、马里兰州、新泽西州等重新进入应战状态。全美超过1.2万个航班延误，纽约拉瓜迪亚、纽华克、肯尼迪机场、波士顿洛根机场、华盛顿特区机场将近5000个航班取消，炸弹气旋使得8000万人受灾，70万人被停电，暴风雪来临之前几乎所有超市都被抢购一空......

炸弹气旋引起大规模海水倒灌

截止目前，美国人民还在暴风雪中哆嗦 （我的秋裤棉毛裤）。

3月7日，本文作者做客北京新闻广播，与主持人聊“炸弹气旋”，感兴趣请移步文末“阅读原文”，领略下本文作者颓废版霍金的风采。

来源：微信公众号“科学有温度”

科学有温度，一个专注于天气、气候、环境与灾害等的公众号，由中科院大气所魏科副研究员等几位年轻科学家创立，以通俗的语言分享本领域内最新的科研成果，致力于探究我国自然秉性下深刻的民族秉性、文化传统和精神内涵。