龍卷風

龍卷風

自然天氣現象
龍卷風是一種強烈的、小範圍的空氣渦旋,是由雷暴雲底伸展至地面的漏鬥狀雲(龍卷)産生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,最大可達100米/秒以上,一般伴有雷雨,有時也伴有冰雹。它是大氣中最強烈的渦旋現象,影響範圍雖小,但破壞力極大。它往往使成片莊稼、成萬株果木瞬間被毀,令交通中斷,房屋倒塌,人畜生命遭受損失。龍卷風分為陸龍卷和海龍卷。出現在陸地上的龍卷稱為陸龍卷,出現在海面上的龍卷稱為海龍卷。它旋轉力很強,常把地表面上的水、塵土、泥沙等卷挾而上,從四面八方聚攏成管狀,有如“龍從天降”,因而得名龍卷。陸上龍卷風外圍多為泥沙;海上龍卷外圍多為海水。海上的這種龍卷群衆也叫它“龍吸水”。[1]
    中文名:龍卷風 外文名:Tornado 别名: 分類:自然現象 形成原因:水蒸氣導緻的氣流變化 發生時間:多在夏季的雷雨天氣時

産生背景

龍卷風形成的過程:地面上的水吸熱變成水蒸氣,上升到天空蒸汽層上層,由于蒸汽層上層溫度低,水蒸氣體積縮小比重增大,蒸汽下降,由于蒸汽層下面溫度高,下降過程中吸熱,再度上升遇冷,再下降,如此反複氣體分子逐漸縮小,最後集中在蒸汽層底層,在底層形成低溫區,水蒸氣向低溫區集中,這就形成雲。雲團逐漸變大,雲内部上下雲團上下溫差越來越小,水蒸氣分子升降幅度越來越大,雲内部上下對流越來越激烈,雲團下面上升的水蒸氣直向上升,水蒸氣分子在上升過程中受冷體積縮小越來越小,呈漏鬥狀。上升的水蒸氣分子受冷體積不斷縮小,雲下氣體分子不斷補充空間便産生了大風,由于水蒸氣受冷體積縮小時,周圍補充空間的氣體來時不均勻便形成龍卷風。

由雷暴雲底伸展至地面的漏鬥狀雲(龍卷)産生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,最大可達每秒120米以上。一般伴有雷陣雨,有時也伴有冰雹。

空氣繞龍卷的軸快速旋轉,受龍卷中心氣壓極度減小的吸引,近地面幾十米厚的一薄層空氣内,氣流被從四面八方吸入渦旋的底部,并随即變為繞軸心向上的渦流。龍卷中的風總是氣旋性的,其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十,一般可低至400hPa,最低可達200hPa。龍卷風具有很大的吸吮作用,可把海(湖)水吸離海(湖)面,形成水柱,然後同雲相接,俗稱“龍取水”。

形成條件

龍卷風這種自然現象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。龍卷風的形成可以分為四個階段:

龍卷風歸根結底是大氣電在作怪。能産生龍卷風的積雨雲都是巨型積雨雲,在雲——天放電過程中,雲頂的正電量要比雲底的負電量大得多。經雲内閃電中和後則雲底的負電荷不足,攜帶大量正電荷的雲團跟地面形成強大電場。在靜電引力的作用下,攜帶正電荷雲團從雲底向下伸出,攜帶負電荷的空氣從四周彙聚而進行電中和。在積雨雲的底部首先出現一個漏鬥雲,其周圍的空氣高速地旋轉。

如果雲中的正電量足夠大,漏鬥雲會迅速地向地面或水面延伸,當它與地表相接後就形成了龍卷風。龍卷風的雲柱是向下運動的攜帶大量正電荷的雲團氣流,雲柱與地表之間存在着強大的電場,該電場雖然不足以引發閃電,但卻能夠使地面或水面産生很強的負離子流(電子流)。在負離子流的帶動下,空氣迅速上升而形成一個低氣壓區,在大氣壓的作用下四周空氣向低氣壓中心部位彙聚,彙聚來的空氣在負離子流的作用下加速上升,彙聚氣流受地球自轉偏向力的影響,龍卷風發生在北半球則逆時針旋轉,發生在南半球則順時針旋轉。空氣的上述運動,使龍卷風底部的氣壓越來越低,風速也越來越強。

基本特點

龍卷風是大氣中最強烈的渦旋的現象,常發生于夏季的雷雨天氣時,尤以下午至傍晚最為多見,影響範圍雖小,但破壞力極大。龍卷風經過之處,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建築物等現象,它往往使成片莊稼、成萬株果木瞬間被毀,令交通中斷,房屋倒塌,人畜生命和經濟遭受損失。龍卷風的水平範圍很小,直徑從幾米到幾百米,平均為250米左右,最大為1千米左右。在空中直徑可有幾千米,最大有10千米。極大風速每小時可達150千米至450千米,龍卷風持續時間,一般僅幾分鐘,最長不過幾十分鐘。

條數類型

單龍吸水

一般的龍吸水都是一龍吸水。

二龍吸水也有。

三龍吸水

在美國加州發生過。

九龍吸水

罕見。2014年10月21日各媒體新聞“青海湖現“龍吸水”景觀:9條白色水柱連接湖天”報道:10月20日9時50分,青海湖海心山北側出現“龍吸水”壯觀場景這種場景較少見。目擊者青海湖景區保護利用管理局遊輪公司經理恒秀才讓稱,在約40分鐘内先後共有九條“龍吸水”白色水柱從天空垂直與湖面相接。

類型介紹

漩渦龍卷(Multiplevortex)

指帶有兩股以上圍繞同一個中心旋轉的漩渦的龍卷風。多漩渦結構經常出現在劇烈的龍卷風上,并且這些小漩渦在主龍卷風經過的地區上往往會造成更大的破壞。

陸龍卷

landspout、美國國家氣象局稱dust-tube tornado是一個術語,用以描述一種和中尺度氣旋沒有關聯的龍卷風。陸龍卷和水龍卷有一些相同的特點,例如強度相對較弱、持續時間短、冷凝形成的漏鬥雲較小且經常不接觸地面等。雖然強度相對較弱,但陸龍卷依然會帶來強風和嚴重破壞。

水龍卷(waterspout)

可以簡單地定義為“水上的龍卷風”,通常意思是在水上的非超級單體龍卷風。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,不過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。水龍卷能吹翻小船,毀壞船隻,當吹襲陸地時就有更大的破壞,并奪去生命。當水龍卷很可能産生或在海岸水域上已經看得見的時候,美國國家氣象局(National Weather Service)将會經常發出特殊的海上警告,或者當水龍卷會向陸地移動時發出龍卷風警告。龍吸水:龍卷風的别名。龍卷風,因為與古代神話裡從波濤中竄出、騰雲駕霧的東海蛟龍很相象而得名,它還有不少的别名,如“龍吸水”、“龍擺尾”、“倒挂龍”等等。

龍卷風在水面上就是龍吸水、在陸地上就是普通的龍卷風。龍卷風就是空氣的流動,空氣是看不到的。我們之所以看的到是因為龍卷風中心氣壓底,有吸引力。吸引灰塵、水汽等其他雜物。所以看出了龍卷風的輪廓,如果龍卷風移動經過水面,龍卷風中心就像注射器一樣把水吸上天。由于重力,液态水不可能長時間在天上,龍吸水過後,吸到天上的水就會落下來,形成暴雨,所以說所謂龍吸水就是龍卷風。龍吸水,很形象的形容了這一現象。

龍吸水是一種偶爾出現在溫暖水面上空的龍卷風,它的上端與雷雨雲相接,下端直接延伸到水面,一邊旋轉,一邊移動。這是一種渦旋,空氣繞龍卷的軸快速旋轉。受龍卷中心氣壓極度減小的吸引,水流被吸入渦旋的底部,并随即變為繞軸心向上的渦流。龍卷風将湖或海裡的水卷入空中,形成高高的水柱,水柱水如同被吸入空中一樣,俗稱“龍吸水”,也稱“龍卷水”。遠遠看去,被龍卷風卷上空中的水柱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。

1.龍吸水

龍卷風俗稱“龍吸水”,這也許是它漏鬥狀雲柱的外形很像神話中的“龍”從天而降,把水吸到空中而得名的吧。實際上,它是從雷雨雲底伸向地面或水面的一種範圍很小而風力極大的強風旋渦。

龍卷風的風力極大。在龍卷風中心附近,水平風速每秒可達100米以上,極端情況,可達300米。12級風的風速相當于每秒30多米,要和龍卷風相比自然就大為遜色了。如此罕見的巨大的風,造成的破壞異常驚人。當它觸及地面時,可以把人畜像開玩笑似的卷到空中,再扔下來,它可以“倒拔垂楊柳”,摧毀建築物,甚至像利劍似的把堅固的高樓大廈削掉一角。1956年9月24日,上海曾出現過一次龍卷風,它竟然把一個三四層樓高的110噸的儲油罐舉到15米的空中,然後把它甩到100多米以外的地方。1925年美國曾出現過一次強大的龍卷風,造成2000多人傷亡。

為什麼龍卷風的風力這麼大呢?

主要是龍卷風内的空氣大量逸散,使龍卷風中心空氣十分稀薄,氣壓很低,與外圍空氣的氣壓差特别大。台風中心和它外圍空氣平均每100公裡差20毫巴(壓強單位),而龍卷風中心與外圍空氣隻要相差20米,氣壓差就達20毫巴。氣壓梯度越大,風力也就越大,難怪龍卷風的風力要比台風大上好多倍了。

龍卷風涉及的範圍很小。1927年美國北卡羅來納州的一次龍卷風,在它經過的大約3000平方米的範圍内,大樹連根拔起,靠近這股龍卷風的地方則安然無恙。

2007年9月3日,江川星雲湖出現了“龍吸水”奇觀,經媒體報道,引起了社會各界的廣泛關注。沿湖的村民們普遍認為,“龍吸水”是一種常見的自然現象,出現多的年份雨水都比較多,但也有一些神奇現象難以解釋。江川縣路居鎮石岩哨村村民李建貴六七歲就開始打漁,現年47歲,他告訴筆者,“龍吸水”現象他見得太多了,但是,9月3日這樣神奇的景觀不多見。

2009年8月3日,栖霞市境内的長春湖面上出現“龍吸水”景觀。當天16時許,長春湖面上突然騰起一條參天水柱,頃刻間大雨傾盆。

2009年10月4日早晨7:30,渤海灣海面驚現3條龍吸水壯觀景象。它們将大量海水吸到空中,随後帶來雷陣雨。

2009年8月23日上午,早上9點半多行至洱海邊時,天氣驟變,水面上空烏雲密布,一條水柱似蒼龍出海般連于海天之間。由于洱海上空的濃積雲發展旺盛,上下對流運動加劇,溫差增大,所以形成此奇觀。

2010年7月27日早上9點多,在香港和深圳之間海域出現了罕見的龍卷風,在海面上形成了難得一見的3條龍吸水景觀。

2010年09月06日早上,淅淅瀝瀝的雨中,一條“蛟龍”自蒼茫的天際墜入湖水……這一聽來猶如神話的故事,真實地發生在位于青藏高原、湖面海拔3200米的青海湖。9月1日,青海湖兩次顯現龍吸水氣象景觀,高原神湖再添奇異色彩。

2012年8月18日,美國密歇根湖驚現“五龍吸水”罕見奇觀。

2012年8月22日中午,廣西北海市的南澫海域先後出現四股“龍吸水”奇觀。當天中午12時許,北海市上空突然烏雲密布,雷聲轟鳴,下起了傾盆大雨。12時45分左右,該市南澫海域上空先後出現四股“龍吸水”奇觀,并被附近居民拍攝下。目擊市民稱,四股“龍吸水”先後出現在相同方位,整個過程約持續7分鐘。圖為第四股“龍吸水”。

2012年8月26日下午5點半左右,淮安市洪澤湖上出現了罕見的“龍吸水”現象,圍觀市民紛紛拍照、攝像,留下這一珍貴的瞬間。根據當地的氣象記錄,上一次“龍吸水”還是發生在上世紀七十年代。

2013年8月19日松花江黑龍江大慶段出現罕見的“龍吸水”現象

2013年8月31日中午13時左右,珠海三竈附近海面現罕見龍卷風,整個過程持續近20分鐘左右。“龍吸水”高達200多米。

10月20日上午,青海湖海心山北側先後出現9條大大小小“龍吸水”,白色水柱形成旋渦狀,從天空直挂到湖面,場面壯觀。

2.雙龍吸水

2011年5月3日下午大約5時50分,夏威夷州檀香山海港出現“雙龍吸水”的罕見景觀。兩條巨大的水柱從海面一直延伸到高空,周圍不斷電閃雷鳴,并且大雨滂沱。很多路人被這種姊妹龍卷風的罕見奇觀吸引住,紛紛停下車來觀看。這種惡劣天氣引發洪水,電擊導緻6萬家庭停電長達2小時,不過這并未造成人員傷亡。學生肖恩雷·所羅門說:“我看到閃電從我的寝室附近劃過。它就像一根紫色繩索從天空垂下來。”這兩條海上龍卷風持續了大約12分鐘,緩慢向西移動一會後就消失不見了。此類天氣現象在夏威夷實屬罕見。

随着太陽西沉,雨越下越大,閃電也逐漸增強。據稱毛伊島下起豌豆大小的冰雹。檀香山(Honolulu County)發出洪水預警,據《檀香山報》說,消防人員答複了遭洪水襲擊的家庭打來的大約12通電話。懷厄奈的一個家庭說,閃電擊中他們的無線電天線,電流順着電線進入室内,引起火花和爆炸,燒壞了他們的揚聲器。據國家氣象局天氣預報員約翰·布拉文德說,5月4日還會繼續出現不穩定的氣團。他對《檀香山報》說:“我們将會再次看到雷暴天氣,但是不會像5月3日的影響範圍那麼大。”

旋風在河流、湖泊或者海面上發生時,就會形成龍卷風。大氣裡的冷空氣團經過水體時,溫暖的潮濕氣體向上升騰,形成巨大的水柱——一個由霧霭和冷凝液構成的“城堡”。這些宏偉壯觀的水柱從海面上掠過時,它們會留下一條由水汽形成的尾迹。水柱的直徑從幾英尺到數百英尺不等,長超過1英裡(1.61公裡),深入到雲團深處。海上龍卷風比旋風更微弱,往往隻有它們從陸地上經過時,才會對人構成威脅。

火龍卷

非常罕見的龍卷風形态,由陸龍卷與火焰的結合。

2010年,位于南半球的巴西遭遇罕見的幹旱少雨天氣,全國多地燃起了山火。2010年8月24日,巴西聖保羅市一處火點刮起了龍卷風,形成了罕見的火焰龍卷風景觀。龍卷風夾起火焰高達數米,像一條巨大的火龍旋轉前進。這條“火龍風”于24日被拍攝到。“火龍”在燃燒的田野上飛舞高約數米高,阻斷了一條公路。為了熄滅這條“火龍”,當地出動了直升機。

出現“火龍風”的地區已經有3個月沒有下雨。異常幹旱的天氣和強勁的風勢助長了此處的火勢。巴西全球電視台報道稱,聖保羅地區的空氣幹燥程度已趕上了撒哈拉沙漠。

2014年3月28日,美國丹佛市現火龍卷奇觀;當天一個火點遇到小塵暴,兩者結合形成了罕見的烈焰龍卷風現象。火焰龍卷風又叫火怪,火旋風,是指當火情發生時,空氣的溫度和熱能梯度滿足某些條件,火苗形成一個垂直的漩渦,旋風般直插入天空的罕見現象。旋轉火焰多發生在灌木林火,火苗的高度30至200英尺不等,持續的時間也有限,一般隻有幾分鐘,但如果風力強勁能持續更長的時間。

2014年英國《每日郵報》5月7日報道美國農民焚燒農田現“火焰龍卷風”奇觀。

陣風卷(gustnado)

是一種和陣風鋒與下擊暴流有關的小型垂直方向旋轉的氣流。由于它們嚴格來說和雲沒有關聯,所以就它們是否屬于龍卷風還存有争議。當從雷暴中溢出的快速移動幹冷氣流流經溢出邊緣的靜止暖濕氣流時,會造成一種旋轉的效果(可用“滾軸雲”解釋),若低層的風切變夠強,這種旋轉就會水平(或傾斜)進行,并影響到地面,最終的結果就是陣風卷。陣風卷的旋轉方向不固定,可順時針亦可逆時針。

塵卷風(dustdevil)

塵卷風是由于地面局部增熱不均勻而形成的一種特殊的旋轉對流運動.在塵卷風形成的過程中,外圍空氣通過貼近地面的薄層被地面加熱後流向中心部位,外圍空氣的旋轉能量在中心部位得到加強形成塵卷風,其旋轉能量是熱泡原來具有的旋轉能量的局部集中和一部分勢能轉化而形成的,其旋轉方向是由熱對流泡的初始旋轉方向所決定。

值得注意的是,龍卷風與塵卷風是完全不同的,龍卷風是雲層中雷暴的産物。塵卷風由地面強烈增溫而生成的小旋風,以卷起地面塵沙和輕小物體形成旋轉的塵柱為特征。

增強藤田龍卷風分級(EF分級)

龍卷風按它的破壞程度不同,分為0--5增強藤田級數,簡單來說就稱為EF級,由1971年芝加哥大學的藤田哲也博士所提出。

EF0級

風速在65-85mph,約合105-137km/h,雖然較弱,但還是足以把樹枝吹斷,把較輕的碎片卷起來擊碎玻璃,一些煙囪會被吹斷。(出現幾率極高,53.5%)

EF1級

風速在每小時86-110mph,約合138-177km/h,它們可以把屋頂吹走,把活動闆房給吹翻,一些較輕的汽車會被吹翻或刮離路面。(出現幾率較高,31.6%)

EF2級

風速在111-135mph,約合178-217km/h,它們可以把沉重的甘草包吹出去幾百米遠,把一棵大樹連根拔起,貨車可以刮離路面。(出現幾率中等偏低,10.7%)

EF3級

風速在136-165mph,約合218-266km/h它們可以把一輛較重汽車吹翻,樹木被吹離地面,房屋一大半被毀,火車脫離軌道。(出現幾率低,3.4%)

EF4級

風速在166-200mph,約合267-322km/h,它們可以把一輛汽車刮飛,把一幢牢固的房屋夷為平地,樹木被刮到幾百米高空。(出現幾率很低,0.7%)

EF5級

EF5級風速超過每小時200mph,也就是超過了322km/h,房屋完全吹毀,汽車完全刮飛,路面上的瀝青也會被刮走,貨車、火車、列車全部脫離地面。(出現幾率較低偏高,20%——45%)

龍卷風并沒有EF6級。那是絕對不可能的,這是根據物理和氣象學推算出來的,所以,1999年5月3日俄克拉荷馬城的龍卷風不是EF6級,而是EF5級,但是電視台也報道過當天超過每小時512公裡的風速,而且在一個雷達上估測到了318mph的大風,這就表明龍卷風的破壞力量很大,不要相信有EF6級龍卷風,那是虛構。

除此之外,龍卷風還可以分為4個形狀:

煙囪龍卷風:輪廓直,比較粗壯,強度中等,一般在EF2——EF4級左右。

繩形龍卷風:纖細,輪廓教彎,強度弱,一般在EF0——EF2左右。

楔形龍卷風:長度較寬,可達1.5公裡,寬度超過高度,強度強,一般在EF4——EF5左右。

雙胞胎龍卷風:兩個龍卷風,有的粗,有的細,強度不定。

探測方法

龍卷風發生至消散的時間短,作用面積很小,以至于現有的探測儀器沒有足夠的靈敏度來對龍卷風進行準确的觀測。相對來說,多普勒雷達是比較有效和常用的一種觀測儀器。多普勒雷達對準龍卷風發出的微波束,微波信号被龍卷風中的碎屑和雨點反射後重被雷達接收。如果龍卷風遠離雷達而去,反射回的微波信号頻率将向低頻方向移動;反之,如果龍卷風越來越接近雷達,則反射回的信号将向高頻方向移動。這種現象被稱為多普勒頻移。接收到信号後,雷達操作人員就可以通過分析頻移數據,計算出龍卷風的速度和移動方向。

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