龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋,是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的,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100米每秒以上,一般伴有雷雨,有时也伴有冰雹。
大自然里的龙卷风诞生在雷雨云里。在雷雨云里,空气扰动十分厉害,上下温差悬殊。在地面,气温是摄氏二十几度,越往高空,温度越低。在积雨云顶部八千多米的高空,温度低到摄氏零下三十几度。这样,上面冷的气流急速下降,下面热的空气猛烈上升。上升气流到达高空时,如果遇到很大的水平方向的风,就会迫使上升气流“倒挂”(向下旋转运动)。由于上层空气交替扰动,产生旋转作用,形成许多小涡旋。这些小涡旋逐渐扩大。上下激荡越发强烈,终于形成大涡旋。大涡旋先是绕水平轴旋转,形成了一个呈水平方向的空气旋转柱。然后,这个空气旋转柱的两端渐渐弯曲,并且从云底慢慢垂了下来。对积雨云前进的方向来说,从左边伸出云体的叫“左龙卷”,从右边伸出云体的叫“右龙卷”;前者顺时针旋转,后者反时针旋转。伸到地面的一般是右龙卷,左龙卷伸下来的机会不多。
另外,龙卷风也容易在两条飑线的交点上发生。飑线经常出现在炎热季节强冷空气的最“前哨”。
龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象,影响范围虽小,但破坏力极大。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,但造成的灾害很严重。
龙卷风发生的基本特征
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。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。龙卷风常在夏季的雷雨天气时发生,尤以下午至傍晚最为多见。龙卷风的袭击范围小,其直径一般在十几米到数百米之间。龙卷风的持续时间短。龙卷风的持续时间往往只有几分钟。龙卷风出现的随机性大,仅仅靠常规的气象监测手段很难预报。
龙卷风出现时,往往不只一个。有时从同一块积雨云中可以出现两个,甚至两个以上的“象鼻”--漏斗云柱。只是有的“象鼻”刚刚开始下伸,有的“象鼻”下端却已经接地或在接地后正在缩回云中,也有的在云底伸伸缩缩、始终不垂到地面。龙卷风的范围小,直径平均为200-300米;直径最小的不过几十米,只有极少数直径大的才达到1000米以上。它的寿命也很短促,往往只有几分钟到几十分钟,最多不超过几小时。其移动速度平均每秒15米,最快的可达70米;移动路径的长度大多在10公里左右,短的只有几十米,长的可达几百公里以上。它造成破坏的地面宽度,一般只有l-2公里。龙卷风的脾气极其粗暴。在它所到之处,吼声如雷,强的犹如飞机机群在低空掠过。这可能是由于涡旋的某些部分风速超过声速,因而产生小振幅的冲击波。龙卷风里的风速究竞有多大?人们还无法测定,因为任何风速计都经受不住它的摧毁。一般情况,风速可能在每秒50-150米,极端情况下,甚至达到每秒300米或超过声速。超声速的风能,可产生无穷的威力。1896年,美国圣路易斯的龙卷风夹带的松木棍竟把一厘米厚的钢板击穿。1919年发生在美国明尼斯达州的一次龙卷风,使一根细草茎刺穿一块厚木板;而一片三叶草的叶子竟象楔子一样,被深深嵌入了泥墙中。不过,龙卷风中心的风速很小,甚至无风,这和台风眼中的情况很相似。尤其可怕的是龙卷内部的低气压。这种低气压可以低到400毫巴,甚至200毫巴,而一个标准大气压是1013毫巴。所以,在龙卷风扫过的地方,犹如一个特殊的吸泵一样,往往把它所触及的水和沙尘、树木等吸卷而起,形成高大的柱体,这就是过去人们所说的“龙倒挂”或“龙吸水”。当龙卷风把陆地上某种有颜色的物质或其他物质及海里的鱼类卷到高空,移到某地再随暴雨降到地面,就形成“鱼雨”、“血雨”、“谷雨”、“钱雨”了。
一、龙卷风的结构
龙卷风是是大气中最强烈的一种涡旋现象,所到之处,卷倒房屋,吹折电杆,甚至把人、畜和杂物吸卷到空中,带往他处;是一种破坏力极大的灾难性自然现象。
据报道,在1999年5月27日,美国得克萨斯州中部,包括首府奥斯汀在内的 4个县遭受特大龙卷风袭击,造成至少32人死亡,数十人受伤。
龙卷风是从强流积雨云中伸向地面的一种小范围强烈旋风,龙卷风出现时,往往有一个或数个如同“象鼻子”样的漏斗状云柱从云底向下伸展,把江河湖海的水吸入后,通过漏斗状旋涡,急剧上升,送到寒冷的大气层,水冻结后自然又会释放能量,所以常常伴有狂风、暴雨、雷电或冰雹出现。
龙卷风漏斗中心由吸起的尘土和凝聚的水气组成,形成可见的“龙嘴”;其经过水面时,吸水上升,形成同云相接的水柱,俗称“龙取水”。
一般情况下,它出现的时间和大气中能量对流旺盛的时间相一致,多发生在夏季6-9月的下午至傍晚。它的直径一般在十几米到数百米之间;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,影响地面范围从数米到几十米至上百公里。