龍卷風成因

龍卷風成因

氣象學中天氣現象名詞
龍卷風,又稱卷風,是一種相當猛烈的天氣現象,由快速旋轉并造成直立中空管狀的氣流形成。龍卷風大小不一,但形狀一般都呈上大下小的漏鬥狀,“漏鬥”上接積雨雲(極少數情況下為積雲),下部一般與地面接觸并且常被塵土或碎片殘骸等包圍。
  • 中文名:龍卷風
  • 外文名:
  • 别名:卷風
  • 英文名:tornado
  • 類别:天氣現象
  • 成因:低氣壓和旋轉之風向
  • 形狀:上大下小的漏鬥狀
  • 風速:100m/s以上

形成階段

龍卷風多發生在高溫高濕的不穩定氣團中。那裡空氣擾動得非常厲害,上下溫度差相當懸殊。當地面上的溫度約為30℃時,到8000米的高空時溫度已降至-30℃。這種溫度差使冷空氣急劇下降,熱空氣迅速上升,上下層空氣對流速度過快,從而形成許多小旋渦。當這些小旋渦逐漸擴大,再加上激烈的震蕩,就容易形成大旋渦,成為襲擊地面或海洋的風害。

龍卷風是雲層中雷暴的産物。具體的說,龍卷風就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的區域内集中釋放的一種形式。

龍卷風的形成過程,大緻可分為四個階段:(1)大氣的不穩定性産生強烈的上升氣流,由于急流中的最大過境氣流的影響,它被進一步加強。(2)由于與在垂直方向上速度和方向均有切變的風相互作用,上升氣流在對流層的中部開始旋轉,形成中尺度氣旋。(3)随着中尺度氣旋向地面發展和向上伸展,它本身變細并增強。同時,一個小面積的增強輔合,即初生的龍卷在氣旋内部形成,形成龍卷核心。(4)龍卷核心中的旋轉與氣旋中的不同,它的強度足以使龍卷一直伸展到地面。當發展的渦旋到達地面高度時,地面氣壓急劇下降,地面風速急劇上升,形成龍卷。

龍卷風常發生于夏季的雷雨天氣時,尤以下午至傍晚最為多見。襲擊範圍小,龍卷風的直徑一般在十幾米到數百米之間。龍卷風的生存時間一般隻有幾分鐘,最長也不超過數小時。風力特别大,在中心附近的風速可達100-200米/秒。破壞力極強,龍卷風經過的地方,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建築物等現象,有時把人吸走,危害十分嚴重。

原因

從氣象學來看,龍卷風形成的原因,是由於雲層上下溫度差異過大,造成冷空氣下降、熱空氣上升的小漩渦;此時,空中出現一塊塊棉花般的白雲,稱為「積雲」。爾後,積雲繼續在大漩渦中發展形成「積雨雲」,積雨雲内部潛熱繼續不斷地加溫,因而産生強大之氣流,即所謂之「龍卷風」。(龍卷風是一種極強烈而危險的旋風,可發生於陸地(稱為陸龍卷)或海上(稱為水龍卷)。其發生原因是由於熱帶濕熱氣團向北推進,而高空則有乾冷氣團侵入,發生渦旋運動,形成濃厚之積雨雲。當其旋渦運動愈趨猛烈時,可自雲中直降至地面,形成一漏鬥狀之雲柱,其中風力極強,破壞力極為驚人,是所有大氣現象中破壞力最大者。)

現象

龍卷風是一種風力極強而範圍不太大的渦旋,狀如漏鬥,風速極快,破壞力很大。其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十。龍卷風的出現和消失都十分突然,很難進行有效的預報。龍卷風上端與雷雨雲相接,下端有的懸在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一邊旋轉,一邊向前移動。遠遠看去,它不僅很像吊在空中晃晃悠悠的一條巨蟒,而且很像一個擺動不停的大象鼻子。發生在海上,猶如“龍吸水”的現象,稱為“水龍卷”(或稱“海龍卷”,waterspout);出現在陸上,卷揚塵土,卷走房屋、樹木等的龍卷,稱為“陸龍卷”(landspout,美國國家氣象局稱dust-tube tornado)。

災害

世界各地的海洋和湖泊等都可能出現水龍卷。在美國,水龍卷通常發生在美國東南部海岸,尤其在佛羅裡達南部和墨西哥灣。水龍卷雖在定義上是龍卷風的一種,其破壞性要比最強大的大草原龍卷風小,但是它們仍然是相當危險的。

龍卷風的生存時間一般隻有幾分鐘,最長也不超過數小時。龍卷風經過的地方,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建築物等現象,有時把人吸走,危害十分嚴重。有記錄以來美國最緻命的龍卷風是發生于1925年3月18日,越過了密蘇裡州東南部、伊利諾伊州南部和印地安那州北部的“三洲大龍卷”,導緻695人死亡。

典型龍卷風的移動時速為55公裡,但有些龍卷風的移速則高達每小時115公裡;最強的龍卷可高達每小時450公裡。典型龍卷風的生命期由15分鐘至長達7小時20分。龍卷風侵襲時間最長紀錄是發生在1917年伊利諾州(Illinois)麥頓市(Mattoon)的查爾斯敦鎮(Charleston),創造了移行471公裡的記錄。

龍卷風的力氣是很大的。據報道記載,1879年5月30日下午4時,在美國堪薩斯州北方的上空有兩塊又黑又濃的烏雲合并在一起。15分鐘後在雲層下端産生了渦旋。渦旋迅速增長,變成一根頂天立地的巨大風柱,在三個小時内像一條孽龍似的在整個州内胡作非為,所到之處無一幸免。但是,最奇怪的事是發生在剛開始的時候,龍卷風渦旋橫過一條小河,遇上了一座峭壁,顯然是無法超過這個障礙物,渦旋便折抽西進,那邊恰巧有一座新造的75米長的鐵路橋。龍卷風渦旋竟将它從石橋墩上“拔”起,把它扭了幾扭然後抛到水中。在我國,1956年9月24日上海曾發生過一次龍卷風,它輕而易舉地把一個22萬斤重的大儲油桶“舉”到15米高的高空,再甩到120米以外的地方。

在美國,龍卷風每年造成的死亡人數僅次于雷電。它對建築的破壞也相當嚴重,經常是毀滅性的。在強烈龍卷風的襲擊下,房子屋頂會像滑翔翼般飛起來。一旦屋頂被卷走後,房子的其他部分也會跟着崩解。1995年在美國俄克拉何馬州阿得莫爾市發生的一場陸龍卷,諸如屋頂之類的重物被吹出幾十英裡之遠。大多數碎片落在龍卷通道的左側,按重量不等常常有很明确的降落地帶。較輕的碎片卻飛到300多千米外才落地。

分類

許多氣象學家根據龍卷風的風速及破壞程度對比分析,把龍卷風分成「F0」到「F5」6個等級,依其強度大緻可分為三種:

1.微弱龍卷風(Weak Tornado)

2.強烈龍卷風(Strong Tornado)

3.劇烈龍卷風(Violent Tornado)

龍卷風依其型态有「下曳龍卷風」和「上升龍卷風」兩大類:

下曳龍卷風——上層積雨雲與中心之間的氣壓差距遞增,造成氣流向下曳出,即所謂的「下曳氣型」龍卷風;亦稱為「噴出型」龍卷風。

上升龍卷風——龍卷風中上升之氣流,宛如吸塵器吸入地面上的各種物質,即所謂的「上升氣流型」龍卷風;亦稱為「吸進型」龍卷風。

因為龍卷風常成群出現,挾帶強風且所經之處氣壓突然猛烈下降,所以具有非常強烈可怕的破壞力。

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