地理科普|龍捲風與冰雹

2020-12-22 趣玩科普

在中美洲的宏都拉斯約羅省,幾乎每年都會出現世界其他地區罕見的「魚雨」,天上下雨的同時,還會下魚,人們會高興地把地上的魚撿回家做成美食。這種「天上掉餡餅」的好事兒,想想都覺得激動,到底是什麼神秘的力量讓這些海魚隨風雨來到了陸地上呢?答案是龍捲風,確切的說,是海龍捲。

龍捲風是一種強烈發展的大氣渦旋,其風力可達12級以上,具有強大的破壞力,甚至能與颱風相匹敵。不過,龍捲風的影響範圍要小得多。只要不在龍捲風移動的路徑上,是不會受到它的傷害的。龍捲風與颱風的形成原因也不一樣。颱風是熱帶海洋上,水汽大量蒸發上升形成的大規模氣流渦旋,也叫氣旋,是由下向上發展起來的。而龍捲風則是由強烈發展的積雨雲(雷暴雲)底部伸展出來的渦旋,是由天空向地面發展的。

地面受熱,水汽蒸發升到天空,遇冷凝結,形成底部平坦,背部凸起的小山包似的積雲。水汽繼續聚集,初生的碎積雲逐漸發展成淡積雲和濃積雲,雲體變得越來越大,雲內部的上下溫差也變大,上部逐漸冰晶化,在太陽照射下發出白色的光,形成底部漆黑,頂部外貌類似花椰菜或蘑菇一樣的濃積雲。濃積雲的出現說明地面與高空的對流運動發展到極旺盛階段,此時濃積雲的內部對流也很旺盛,上升的空氣分子和水分子因溫度驟降而收縮,體積變小,雲底部的空氣便迅速流過來補充空間,隨之產生氣流渦旋,形成龍捲風。

龍捲風不斷向下伸展,與地面相接或保持一定距離,形成破壞力極大的陸龍捲。由於龍捲風內部氣壓很低,中心與外界空氣之間巨大的氣壓差異,會迫使周圍的物體被吸入龍捲風中心附近,隨氣流上升。這種強大的吸吮能力在水龍捲身上體現得最明顯。從積雨雲底探出的龍捲風向下伸展到水面上,可以將水體連帶水中的魚群一起吸到高空雲層中,俗稱龍吸水。積雨雲藉助風力將水滴與魚運到陸地上空,所以宏都拉斯的人們就看到罕見的魚雨了。

龍捲風與地面火焰相結合,可以形成壯觀的火龍捲。森林大火產生的巨大火焰使空氣受熱強烈上升,上升氣流與高空風相結合,使氣流旋轉起來形成火焰龍捲風。風裹挾著火,所到之處的樹木全部化為灰燼,火龍捲破壞力巨大,可以持續1小時以上,很難被撲滅,所以火焰龍捲風又被稱為火怪。

我們日常生活中還能見到一種風力和影響範圍都很小的空氣渦旋,俗稱小旋風,它能捲起地面的落葉和塵土,持續時間只有幾分鐘,破壞力有限。這種小旋風叫塵捲風,是由於地面局部受熱形成的,從成因來看,與龍捲風完全不同。

龍捲風常伴隨著積雨雲和雷暴天氣一同出現,狂風夾雜著暴雨,烏雲密布,電閃雷鳴,仿佛世界末日一般。強烈發展的積雨雲還可能帶來冰雹。

有一條謎語,「遇冷結成疙瘩,烏雲深處為家。出門敲鑼打鼓,一來就毀莊稼。」謎底便是冰雹,這條謎語也大致說出了冰雹的形成原因、特點和影響。

能帶來冰雹的雲體叫作冰雹雲,屬於積雨雲的一種。冰雹雲底部是水滴,向上逐漸過渡到過冷卻水滴和雪花、冰晶。冰雹雲的雲體十分高大,內部對流旺盛,並且有多條長短不同的傾斜對流通道,底部的小水滴在上升過程中逐漸凍結成冰核,當冰核升到一條較短的對流通道頂端,冰核長大成冰粒,空氣頂託不住它的重量,冰粒便落回冰雹雲底部,在下落過程中,不斷碰撞合併周圍的冰晶、雪花和過冷卻水滴,冰粒一層一層地繼續長大,形成冰球。若這時恰好有另一支更旺盛的氣流推著冰球上升,冰球就會重複此前的產生過程,直到長成巨大的冰球,氣流再也託不住它,便會降落到地面,形成冰雹。

冰雹的形成受地形影響很大,常發生在山區,因為山區地形複雜,氣流受到地形的抬升等作用常常處於不穩定狀態,所以容易形成冰雹雲。當冰雹雲移動到山谷上空時,因午後的山谷比兩側的山坡氣溫低,氣流上升不旺盛,冰雹失去氣流的頂託而沿著山谷降落下來。所以民間有「雹打一條線」的諺語,甚至有神話傳說,有神仙拉著一車冰雹前行,山谷像條大溝一樣擋了神仙的路,神仙拉著沉重的冰雹,跨不過去,一氣之下便把整車的冰雹都倒在溝谷裡。雖是神話傳說,但也能說明地形對冰雹的形成具有重要的影響。

冰雹對農業生產和人們生活是非常有害的,無數冰粒、冰球從天而降,巨大的勢能致使冰雹具有很大的破壞力,它能砸壞莊稼、砸傷人類,甚至砸死牲畜,我國每年因冰雹造成的經濟損失可高達幾十億元。

龍捲風和冰雹常跟隨積雨雲一同出現,根據多年觀測經驗,它們在夏季的午後出沒最頻繁。應對自然災害,我們能做的就是加強預報,提前預防,儘量把災害損失降低到最小。

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