为什么会刮龙卷风?

牛羿森


龙卷风是一种比较强烈的气象灾害,威力巨大,从世界范围来看,多发于美国,在美国,平均每年会发生1000起龙卷风,给当地人民的生活带来极大影响,每年平均有60人左右死于龙卷风造成的灾害,那到底是什么原因造成的龙卷风呢?今天就来带大家认识一下这一强烈的气象灾害。

龙卷风形成的地方大多都是地势非常平坦的,或陆地或水域,总之地势一般较为平坦,因此,地势平坦是一个小条件。

龙卷风往往会形成于超级单体雷暴之中,那什么是超级单体雷暴呢?

超级单体雷暴也是一种雷暴现象,是一种独立的、拥有持续旋转上升气流的中气旋,我们平时看到的像图中这样的天气现象,这就是超级单体雷暴了。

那为什么这里会容易产生龙卷风呢?

平时,我们可以在空旷的地方,比方说操场上,可以经常性的遇见小尺度的气流涡旋现象,可以轻易地卷起地上的砂石,这种就是小尺度的气流不稳定现象。而龙卷风是中尺度的气流不稳定现象。

首先有一股强大的上升气流,然后上升气流在空中涡旋形成中尺度气旋,中尺度气旋渐渐地向上、向下伸展,当向下伸展到地面高度时,由于此时该地方的气压急剧下降,形成了低压带,四方的空气都开始涌入其中,风速急剧上升,最终形成龙卷,下接地面,上接积雨云。

通常情况下,龙卷风只持续10分钟左右,部分强大的龙卷风会持续超过半个小时,所到之处,房屋、树木都会被摧毁,甚至汽车、卡车、重型卡车都会被卷入龙卷风中带到空中扔下。

在美国的路易斯安那州、爱荷华州、佛罗里达州和堪萨斯州,这些州由于地处大平原地带,一到每年的五六月份的时候,龙卷风出现的次数就会猛增,也是龙卷风频发的时候。为了更好地建立龙卷风预测体系,一些勇敢的追风者们会追随龙卷风的脚步,近距离观测龙卷风现象并获得相关数据,当然了,这份工作是有着很大风险系数的。


科幻船坞


龙卷风是发生于直展云系(cumuliform clouds)底部和下垫面之间的直立空管状旋转气流,是一类局地尺度的剧烈天气现象。龙卷风可见于热带和温带地区,包括美洲内陆、澳洲西部、印度半岛东北部等,常见的发生时间是春季和夏季[1]。

按形态和产生环境,龙卷风可以分为多涡旋龙卷、陆龙卷(landspout)、水龙卷(waterspout)等。龙卷风在观测上表现为狭长的漏斗云(funnel cloud)或类似形态的尘土/水柱。龙卷风的风速通常在30至130 米每秒,直径小于2 公里,活动范围在0至25 公里不等,持续时间在10分钟左右,强度按增强的藤田级数(Enhanced Fujita scale, EF)可分为5个等级[1]。

龙卷风的产生条件包括近地面的风切变和显著的垂直运动/不稳定能量,雷暴(thunderstorm)是能够满足以上条件的理想环境,也是引发龙卷风的主要原因[2],其中由超级单体(supercell)引发的龙卷被称为超级单体龙卷(supercell tornado),其它情形被称为非超级单体龙卷(nonsupercell tornado)。超级单体龙卷强度的强度和规模通常大于非超级单体龙卷[1]。

龙卷风是一类气象灾害,其经过之处,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象。现代业务天气预报可以通过高频率的地面台站和遥感观测对龙卷风进行预警,但对预报经验有较高要求[2]。此外一些地区也对龙卷风使用人工观测,此类项目被称为“风暴追踪(storm spotting)”[3]。



头上顶个球


龙卷风形成的过程:地面上的水吸热变成水蒸气,上升到天空蒸汽层上层,由于蒸汽层上层温度低,水蒸气体积缩小比重增大,蒸汽下降,由于蒸汽层下面温度高,下降过程中吸热,再度上升遇冷,再下降,如此反复气体分子逐渐缩小,最后集中在蒸汽层底层,在底层形成低温区,水蒸气向低温区集中,这就形成云。云团逐渐变大,云内部上下云团上下温差越来越小,水蒸气分子升降幅度越来越大,云内部上下对流越来越激烈,云团下面上升的水蒸气直向上升,水蒸气分子在上升过程中受冷体积缩小越来越小,呈漏斗状。上升的水蒸气分子受冷体积不断缩小,云下气体分子不断补充空间便产生了大风,由于水蒸气受冷体积缩小时,周围补充空间的气体来时不均匀便形成龙卷风。  由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷)产生的强烈的旋风,其风力可达12级以上,最大可达每秒120米以上。一般伴有雷阵雨,有时也伴有冰雹。  

空气绕龙卷的轴快速旋转,受龙卷中心气压极度减小的吸引,近地面几十米厚的一薄层空气内,气流被从四面八方吸入涡旋的底部,并随即变为绕轴心向上的涡流。龙卷中的风总是气旋性的,其中心的气压可以比周围气压低百分之十,一般可低至400hPa,最低可达200hPa。龙卷风具有很大的吸吮作用,可把海(湖)水吸离海(湖)面,形成水柱,然后同云相接,俗称“龙取水”。  

形成条件:龙卷风这种自然现象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。

龙卷风的形成可以分为四个阶段:能产生龙卷风的积雨云都是巨型积雨云,在云-天放电过程中,云顶的正电量要比云底的负电量大得多。经云内闪电中和后则云底的负电荷不足,携带大量正电荷的云团跟地面形成强大电场。在静电引力的作用下,携带正电荷云团从云底向下伸出,携带负电荷的空气从四周汇聚而进行电中和。在积雨云的底部首先出现一个漏斗云,其周围的空气高速地旋转。  

如果云中的正电量足够大,漏斗云会迅速地向地面或水面延伸,当它与地表相接后就形成了龙卷风。龙卷风的云柱是向下运动的携带大量正电荷的云团气流,云柱与地表之间存在着强大的电场,该电场虽然不足以引发闪电,但却能够使地面或水面产生很强的负离子流(电子流)。在负离子流的带动下,空气迅速上升而形成一个低气压区,在大气压的作用下四周空气向低气压中心部位汇聚,汇聚来的空气在负离子流的作用下加速上升,汇聚气流受地球自转偏向力的影响,龙卷风发生在北半球则逆时针旋转,发生在南半球则顺时针旋转。空气的上述运动,使龙卷风底部的气压越来越低,风速也越来越强。  

特点:龙卷风是大气中最强烈的涡旋的现象,常发生于夏季的雷雨天气时,尤以下午至傍晚最为多见,影响范围虽小,但破坏力极大。龙卷风经过之处,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象,它往往使成片庄稼、成万株果木瞬间被毁,令交通中断,房屋倒塌,人畜生命和经济遭受损失。龙卷风的水平范围很小,直径从几米到几百米,平均为250米左右,最大为1千米左右。在空中直径可有几千米,最大有10千米。极大风速每小时可达150千米至450千米,龙卷风持续时间,一般仅几分钟,最长不过几十分钟。


口水杂谈


龙卷风这种自然现象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。

龙卷风的形成可以分为四个阶段:

(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,产生气旋的同样过程,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,形成龙卷风。



妙医中和


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

(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...


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