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龍捲風,又稱「龍捲」、「捲風」,是一種猛烈的天氣現象,由直立中空管狀的強烈旋轉氣球構成。龍捲風常發於積雨雲或是積雨雲以下,並通常形成上大下小的漏斗狀,延伸至地面,並且常被塵土或碎片殘骸等包圍。極少數情況下龍捲風也可能從積雲發起。無論是陸地上的「陸龍捲」或是海面上的「水龍捲」,發生條件均基本上需要極不穩定的空氣擾動,或高溫高濕空氣與冷空氣的劇烈輻合作用。因此,龍捲風常發於中緯度溫帶氣旋及強烈對流雷雨附近。龍捲風漏斗狀的雲稱為「漏斗雲」或「管狀雲」。
通常,龍捲風的直徑約在75米(246英尺)左右,風速通常在64千米每小時(18米每秒)到177千米每小時(49米每秒)之間,總移動距離約在數千米。一些大型龍捲風風速可超過480千米每小時(130米每秒),直徑達1.6千米(1.0英里),移動路徑超過100千米。
雖然除南極洲外的每塊大陸都有龍捲風,但美國遭受的龍捲風比任何國家或地區都多[1]。除此之外,龍捲風在加拿大南部、亞洲中南部和東部、南美洲中東部、非洲南部、歐洲西北部和東南部、澳大利亞西部和東南部以及新西蘭等地區皆常出現。
形成
龍捲風往來自於雷暴、超級單體、颮和颶風,許多龍捲風在中氣旋的末端出現。通常認為龍捲風在冷空氣穿過熱空氣層令暖空氣急速上升時產生。在雷達屏幕上,一個「鈎狀回波」往往代表龍捲風的區域。
導致龍捲風出現的一種情況是,地面上的水吸熱變成水蒸氣上升到溫度較低的天空蒸汽層上層後,水蒸氣體積縮小比重增大,繼而下降。由於蒸汽層下面溫度高,下降過程中吸熱,再度上升,遇冷後再下降。水蒸氣向低溫區集中,形成雲。雲團逐漸變大,雲內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,雲內部上下對流越來越激烈,而雲下氣體分子也不斷補充空間,導致大風的出現。由於與在垂直方向上速度和水平方向均有切變的風相互作用,上升氣流開始旋轉,形成氣旋。氣旋不斷增強並向地面延伸,出現雲柱。當雲柱到達地面高度時,地面風速急劇上升,龍捲風形成。
分類
龍捲風的分類包括但不限於:
真正的龍捲
多漩渦龍捲
多漩渦龍捲風(或稱多胞龍捲)指帶有兩股以上圍繞同一個中心旋轉的漩渦的龍捲風。多漩渦結構經常出現在劇烈的龍捲風上,並且這些小漩渦在主龍捲風經過的地區上往往會造成更大的破壞。
水龍捲
水龍捲(或稱海龍捲,英文:waterspout)可以簡單定義為水上龍捲風,但通常意思是指在水上的非超級單體龍捲風。它偶爾發生於溫暖水面的上空,上端與雷雨雲相接,下端直接延伸到水面,空氣繞龍捲的軸快速旋轉。受龍捲中心氣壓極度減小的吸引,水流被吸入渦旋的底部,並隨即變為繞軸心向上的渦流。世界各地的海洋和湖泊等都可能出現水龍捲。在美國,水龍捲通常發生在美國東南部海岸,尤其在佛羅里達州南部和墨西哥灣。水龍捲雖在定義上是龍捲風的一種,不過破壞性要比最強大的大草原龍捲風小,但它們仍然是很危險的。水龍捲能吹翻小船,毀壞船隻,當吹襲陸地時就有更大的破壞,並奪去生命。當水龍捲很可能產生或在海岸上已經看得見的時候,美國國家氣象局將會發出警告,或當水龍捲會向陸地移動時發出龍捲風警告[2]。
陸龍捲
陸龍捲(英文:landspout,美國國家氣象局稱dust-tube tornado)用以描述一種和中尺度氣旋沒有關聯的龍捲風。陸龍捲和水龍捲有一些相同的特點,例如強度相對較弱、持續時間短、冷凝形成的漏斗雲較小且經常不接觸地面等。雖然強度相對較弱,但陸龍捲依然會帶來強風和嚴重破壞。
類似龍捲的現象
陣風卷
陣風卷(英文: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。由於它們嚴格來說和雲沒有關聯,所以就它們是否屬於龍捲風還存有爭議。當從雷暴中溢出的快速移動乾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,並影響到地面,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
塵卷也是一種柱狀的垂直旋轉氣流,因此和龍捲風很像。然而,它們生成在晴朗的天氣下,並且絕大多數情況下比最弱的龍捲風還要弱。氣溫較高時,如果地面因高溫形成很強的上升氣流,並且此時有足夠的低層風切變,上升的熱氣流就可能做小範圍的氣旋運動,此時塵卷便會形成。塵卷之所以不屬於龍捲風是因為它們在晴朗的天氣條件下形成而且和雲沒有什麼聯繫。不過,它們偶爾也能引起大的破壞,尤其在乾燥地區。
火龍捲
是一種吸入可燃物又擁有高溫的一種非常罕見的龍捲風形態,是陸龍捲與火焰的結合。龍捲風夾起火焰高達數米,像一條巨大的火龍旋轉前進。
出現「火龍風」的主要原因是異常乾旱的天氣和強勁的風勢助長了此處的火勢。聖保羅地區的空氣乾燥程度已趕上了撒哈拉沙漠。
火焰龍捲風又叫火怪,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,一般只有幾分鐘,但如果風力強勁能持續更長的時間。
汽捲風
蒸氣升華的過程中受到渦旋氣流的擾亂所形成,特點是規模小,持續時間短。
分級與偵測
龍捲風的強度等級由藤田級數(或稱「藤田皮爾森龍捲等級」)和改良藤田級數劃分,可由高分辨率多普勒雷達的數據或攝影測量法得到。需要注意的是,龍捲風的強度並不能描述任何大小和寬度的龍捲風。
龍捲風的破壞力由小到大,可按藤田級數劃分為F0至F5級,也可按改進型藤田級數劃分為EF0到EF5級6個等級。EF0級的龍捲風可能只會損傷樹木,對較為結實的建築沒有影響,但EF5級的龍捲風就可能把建築物吹得只剩下地基,甚至讓高大的摩天大樓扭曲起來。此外,相類似的TORRO分級法將龍捲風分為T0至T11共12個等級,T0級表示極其弱的龍捲風,T11級代表已知的最強的龍捲風。
在天氣預報雷達屏幕上,出現龍捲風的區域會呈現一個「鈎狀回波」圖像。當這些惡劣的天氣出現或即將來臨的時候,一連串「追風族」常常保持警惕地尋找龍捲風並通知當地的氣象機構,他們喜愛追蹤雷暴和龍捲風以探究它們的真實情況的和科學解釋。「追風族」們做了許多嘗試將探針扔到龍捲風中,以便分析其內部構造,但自1990年以來,只有5根針成功地扔了進去。美國國家氣象局也有一項名為Skywarn的計劃,這項計劃負責培訓風暴觀察員以觀察可能帶來強冰雹、狂風和龍捲風的風暴。風暴觀測員包括郡行政司法長官、州警官、消防隊員、救護車司機、追風族以及其他一些個體。風暴來臨時,國家氣象局會要求這些觀察員尋覓這些風暴並立即匯報出現的龍捲風,以便氣象局及時發布警報。
視頻
龍捲風 相關視頻
參考文獻
- ↑ 龍捲風在世界各地都曾出現過,其中美國是受龍捲風侵害最多的國家-,優酷,2019-11-24
- ↑ 水龍捲,世界各地完整水龍捲視頻曝光,外星探索網,2015-5-9