龙卷风成因

龙卷风成因

气象学中天气现象名词
龙卷风,又称卷风,是一种相当猛烈的天气现象,由快速旋转并造成直立中空管状的气流形成。龙卷风大小不一,但形状一般都呈上大下小的漏斗状,“漏斗”上接积雨云(极少数情况下为积云),下部一般与地面接触并且常被尘土或碎片残骸等包围。
  • 中文名:龙卷风
  • 外文名:
  • 别名:卷风
  • 英文名:tornado
  • 类别:天气现象
  • 成因:低气压和旋转之风向
  • 形状:上大下小的漏斗状
  • 风速:100m/s以上

形成阶段

龙卷风多发生在高温高湿的不稳定气团中。那里空气扰动得非常厉害,上下温度差相当悬殊。当地面上的温度约为30℃时,到8000米的高空时温度已降至-30℃。这种温度差使冷空气急剧下降,热空气迅速上升,上下层空气对流速度过快,从而形成许多小旋涡。当这些小旋涡逐渐扩大,再加上激烈的震荡,就容易形成大旋涡,成为袭击地面或海洋的风害。

龙卷风是云层中雷暴的产物。具体的说,龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。

龙卷风的形成过程,大致可分为四个阶段:(1)大气的不稳定性产生强烈的上升气流,由于急流中的最大过境气流的影响,它被进一步加强。(2)由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用,上升气流在对流层的中部开始旋转,形成中尺度气旋。(3)随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展,它本身变细并增强。同时,一个小面积的增强辅合,即初生的龙卷在气旋内部形成,形成龙卷核心。(4)龙卷核心中的旋转与气旋中的不同,它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷。

龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时,尤以下午至傍晚最为多见。袭击范围小,龙卷风的直径一般在十几米到数百米之间。龙卷风的生存时间一般只有几分钟,最长也不超过数小时。风力特别大,在中心附近的风速可达100-200米/秒。破坏力极强,龙卷风经过的地方,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象,有时把人吸走,危害十分严重。

原因

从气象学来看,龙卷风形成的原因,是由於云层上下温度差异过大,造成冷空气下降、热空气上升的小漩涡;此时,空中出现一块块棉花般的白云,称为「积云」。尔后,积云继续在大漩涡中发展形成「积雨云」,积雨云内部潜热继续不断地加温,因而产生强大之气流,即所谓之「龙卷风」。(龙卷风是一种极强烈而危险的旋风,可发生於陆地(称为陆龙卷)或海上(称为水龙卷)。其发生原因是由於热带湿热气团向北推进,而高空则有乾冷气团侵入,发生涡旋运动,形成浓厚之积雨云。当其旋涡运动愈趋猛烈时,可自云中直降至地面,形成一漏斗状之云柱,其中风力极强,破坏力极为惊人,是所有大气现象中破坏力最大者。)

现象

龙卷风是一种风力极强而范围不太大的涡旋,状如漏斗,风速极快,破坏力很大。其中心的气压可以比周围气压低百分之十。龙卷风的出现和消失都十分突然,很难进行有效的预报。龙卷风上端与雷雨云相接,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转,一边向前移动。远远看去,它不仅很像吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒,而且很像一个摆动不停的大象鼻子。发生在海上,犹如“龙吸水”的现象,称为“水龙卷”(或称“海龙卷”,waterspout);出现在陆上,卷扬尘土,卷走房屋、树木等的龙卷,称为“陆龙卷”(landspout,美国国家气象局称dust-tube tornado)。

灾害

世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。在美国,水龙卷通常发生在美国东南部海岸,尤其在佛罗里达南部和墨西哥湾。水龙卷虽在定义上是龙卷风的一种,其破坏性要比最强大的大草原龙卷风小,但是它们仍然是相当危险的。

龙卷风的生存时间一般只有几分钟,最长也不超过数小时。龙卷风经过的地方,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象,有时把人吸走,危害十分严重。有记录以来美国最致命的龙卷风是发生于1925年3月18日,越过了密苏里州东南部、伊利诺伊州南部和印地安那州北部的“三洲大龙卷”,导致695人死亡。

典型龙卷风的移动时速为55公里,但有些龙卷风的移速则高达每小时115公里;最强的龙卷可高达每小时450公里。典型龙卷风的生命期由15分钟至长达7小时20分。龙卷风侵袭时间最长纪录是发生在1917年伊利诺州(Illinois)麦顿市(Mattoon)的查尔斯敦镇(Charleston),创造了移行471公里的记录。

龙卷风的力气是很大的。据报道记载,1879年5月30日下午4时,在美国堪萨斯州北方的上空有两块又黑又浓的乌云合并在一起。15分钟后在云层下端产生了涡旋。涡旋迅速增长,变成一根顶天立地的巨大风柱,在三个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为,所到之处无一幸免。但是,最奇怪的事是发生在刚开始的时候,龙卷风涡旋横过一条小河,遇上了一座峭壁,显然是无法超过这个障碍物,涡旋便折抽西进,那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥。龙卷风涡旋竟将它从石桥墩上“拔”起,把它扭了几扭然后抛到水中。在我国,1956年9月24日上海曾发生过一次龙卷风,它轻而易举地把一个22万斤重的大储油桶“举”到15米高的高空,再甩到120米以外的地方。

在美国,龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重,经常是毁灭性的。在强烈龙卷风的袭击下,房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后,房子的其他部分也会跟着崩解。1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在龙卷通道的左侧,按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片却飞到300多千米外才落地。

分类

许多气象学家根据龙卷风的风速及破坏程度对比分析,把龙卷风分成「F0」到「F5」6个等级,依其强度大致可分为三种:

1.微弱龙卷风(Weak Tornado)

2.强烈龙卷风(Strong Tornado)

3.剧烈龙卷风(Violent Tornado)

龙卷风依其型态有「下曳龙卷风」和「上升龙卷风」两大类:

下曳龙卷风——上层积雨云与中心之间的气压差距递增,造成气流向下曳出,即所谓的「下曳气型」龙卷风;亦称为「喷出型」龙卷风。

上升龙卷风——龙卷风中上升之气流,宛如吸尘器吸入地面上的各种物质,即所谓的「上升气流型」龙卷风;亦称为「吸进型」龙卷风。

因为龙卷风常成群出现,挟带强风且所经之处气压突然猛烈下降,所以具有非常强烈可怕的破坏力。

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