引言
公众和科学界对智利中部和中南部龙卷风风暴所构成的威胁日益关注，这些地区此前被认为不会出现龙卷风（Vicencio et al., 2021）。本研究旨在进一步了解智利龙卷风发生的中尺度环境，并将其与美国西海岸龙卷风发生时的环境进行比较，美国西海岸是智利在柯本-盖格气候分类体系中的区域气候类比区（Kottek et al., 2006, Deitch et al., 2017），该地区的龙卷风已有数十年的研究历史（Blier and Batten, 1994）。
我们对智利龙卷风的了解主要来自近期的观测和模式研究，这些研究源于2019年5月30日至31日的龙卷风爆发事件，这是该国历史上龙卷风最为频发的一次事件（Barrett et al., 2020, Marín et al., 2021, Vicencio et al., 2021）。为期两天的事件中记录到了7场强度从EF-0到EF-2不等的龙卷风（Aránguiz et al., 2020），发生在Rossby波沿南纬40度传播并随后发生气旋式波裂的过程中，同时伴有锚定在南纬60度的阻塞高压（Vicencio et al., 2021）。龙卷风风暴在不稳定的热力环境中发展形成，该环境是由低对流层中等偏高的等价位温向极地输送所导致。该环境位于地表低压区的东部和南部（Barrett et al., 2020），并位于与波裂相关的相对较冷的极地高空气团之下，随后多条短波槽快速向东传播（Vicencio et al., 2021）。在这种背景下，较弱的对流有效位能（CAPE）与大量的低层和深层风切变相结合，构成了通常被归类为"高风切变、低CAPE"（HSLC）的环境（Sherburn and Parker, 2014）。
HSLC环境通常比高CAPE环境更难预测（Dean and Schneider, 2008, Anderson-Frey et al., 2016），而高CAPE环境常见于美国大平原、南欧、东南亚和亚热带南美地区（Schumacher et al., 2021, Tuckman and Emanuel, 2024）。HSLC环境有利于严重风暴的形成，包括龙卷风（Sherburn et al., 2016），并且对往往对此缺乏认知的公众构成更大的危险（Ashley et al., 2008）。通过对地面观测数据、静止卫星图像和中尺度模拟输出的分析表明，2019年5月的龙卷风可能由超级单体风暴形成（Barrett et al., 2020）。在HSLC环境中，超级单体风暴中的垂直运动主要源于与强烈低层中气旋相关的扰动气压梯度（Wade and Parker, 2021），这些中气旋在强垂直风切变中发展形成（Markowski and Richardson, 2009）。高分辨率数值实验表明，在2019年5月30日至31日的事件中，安第斯地形阻挡了约600 hPa以下的天气尺度西风气流，导致邻近较高地形的低空急流加速向南，从而扩大了低层风廓线图并增强了垂直风切变（Marín et al., 2021），从而有利于龙卷风中气旋的形成和加强。这些数值实验还证实了东南太平洋海域对风暴浮力的贡献较为有限，近岸海温升高2 K可导致陆风CAPE增加200至400 J kg?1。尽管已有这些详细分析，智利龙卷风环境中典型的中尺度条件仍不清楚，包括其在多大程度上可被表征为HSLC环境。
智利的龙卷风全年均有发生，但在5月至8月的冷季最为频繁（Marín et al., 2024, Caballero-Morán and Rondanelli, 2025）。冷季龙卷风在其他全球地区也有记录，包括巴西（de Lima Nascimento et al., 2014, Lopes and Nascimento, 2024）、日本（Inoue et al., 2011）、英格兰和爱尔兰（Clark, 2009, Tyrrell, 2007）、澳大利亚（Kounkou et al., 2009, Allen et al., 2021）、西欧（Avolio and Miglietta, 2023, Jiménez-Cavero, 2025, Lacroix et al., 2026b）以及美国东南部（Childs et al., 2018, Anderson-Frey et al., 2019, Hua and Anderson-Frey, 2023, Campbell et al., 2024, Chalmers and Parker, 2026），它们通常在低层风切变量大而大气不稳定性较弱的环境中形成，有时最不稳定性CAPE（MUCAPE）低于500 J kg?1。智利报告约60%的龙卷风发生在约南纬36度至40度的相对狭窄的纬度带内，尽管有利条件的延伸范围更广。智利中部和南中部（以下简称"中南部智利"）的对流参数显示出强烈的季节性。使用有效入流层风切变计算的"低浮力环境中的严重危害"参数（SHERBE, Sherburn and Parker, 2014）和"显著龙卷风参数"（STP, Thompson et al., 2004a, Thompson et al., 2012）在5月至8月期间最大，其他月份较小（Marín et al., 2024）。0至500 m的风暴相对涡度（SRH500m）值在智利也于南半球秋季末期和冬季最大。此外，与其他与龙卷风形成物理相关的参数的峰值——包括涡度生成参数（VGP, Rasmussen and Blanchard, 1998）、深层整体风切变和低对流层平均相对湿度——均于5月至8月间在该地区观测到（Caballero-Morán and Rondanelli, 2025）。
与智利类似，从加利福尼亚州向北至华盛顿州、位于圣安娜山脉、半岛山脉、横断山脉、内华达山脉和喀斯喀特山脉以西的美国西海岸地区，龙卷风也最常发生在冷季月份（Monteverdi and Quadros, 1994），在天气尺度上通常与对流层Rossby波的过境相关（Monteverdi et al., 2003）。它们倾向于强度较弱（EF-2或以下）且持续时间短暂（Blier and Batten, 1994, Miller and Mogil, 2011），难以探测（Guyer and Dean, 2010），有时闪电活动较少（McAvoy et al., 2000），原因是云内混合相区的不稳定性有限（Van Den Broeke et al., 2005）。在中尺度上，美国西海岸的龙卷风倾向于在CAPE适中而低层和深层风切变量均较大的环境中形成（Braun and Monteverdi, 1991, Monteverdi and Quadros, 1994, Blier and Batten, 1994, Monteverdi et al., 2001）。在这种条件下，风切变的量级（而非CAPE）有时可以作为区分龙卷风风暴的判别指标，更大的风切变量有利于龙卷风环境（Monteverdi et al., 2003）。了解智利龙卷风事件中若干关键对流参数的时空变异性及其与美国西海岸的对比是本研究的关键目标之一。
尽管已有2019年5月爆发事件的个案研究和Marín et al. (2024)以及Caballero-Morán and Rondanelli (2025)的气候学研究，智利龙卷风环境的许多细节仍未知。这些不确定性包括智利龙卷风期间中尺度环境的季节性和空间变异性，以及这些中尺度条件在龙卷风事件发生前数小时内的演变过程。智利龙卷风期间可能的闪电活动细节也尚不清楚，据作者所知，此前从未有人对此进行过研究。本研究旨在部分填补这些空白。我们通过分析过去44年（1980至2023年）智利报告龙卷风期间的中尺度环境来实现这一目标。然后将这些龙卷风环境与同一时期美国西海岸报告龙卷风时的中尺度条件进行比较和对比。尽管美国西海岸已被研究了更长时间，但其龙卷风环境的许多细节仍不清楚，而数量有限且全面考察了这些细节的研究——包括Monteverdi and Quadros (1994)、Blier and Batten (1994)、Lipari and Monteverdi (2000)、Monteverdi et al. (2001)、Hanstrum et al. (2002)以及Monteverdi et al. (2003)的研究——距今已超过20年。因此，在获得智利龙卷风中尺度环境的新知识的同时，更新我们对美国西海岸龙卷风环境中此类环境的理解也是本研究的并行目标。本文余下部分安排如下：第2节介绍数据和方法，第3节介绍结果，第4节介绍结论和讨论。
Julio C. Marín|Bradford S. Barrett|Felipe Gutiérrez Cotapos|Diana Pozo
