一提起龍捲風,很多人腦海中出現的第一印象就是「破壞力強」。其實龍捲風雖然破壞力大,但是它所波及的範圍卻不是很廣,其本質上是一種渦旋,形狀如漏鬥,風速極快,破壞力巨大。在龍捲風的中心,氣壓可以比周圍的氣壓低百分之十。龍捲風的出現和消失都比較突然,現在人們還很難準確地進行預報。
龍捲風出現時,其上端和雷雨雲相連接,下端則比較多變,有的龍捲風下端是懸在空中的,有的龍捲風下端則直接延伸到了水面或者地面。龍捲風最顯著的特點是旋轉著前進,遠遠看去,它非常像一條飛在空中的巨蟒,晃晃悠悠,給人帶來強烈的視覺震撼。當龍捲風發生在海上的時候,就會出現「龍吸水」的奇景,這種情況下的龍捲風被稱為水龍捲或者海龍捲;而出現在陸地上的龍捲風,則會將大量的沙塵、樹木以及房屋等卷到高空,被稱為「陸龍捲」。
龍捲風的生成時間一般都非常短暫,短的幾分鐘,最長也不會超過數小時。在龍捲風經過的地方,高速旋轉的氣流會將大樹連根拔起,將車輛掀翻甚至「搬運」到空中,摧毀沿途的建築物,甚至有時候將人吸進去,造成巨大的傷亡。有記錄以來,最為致命的龍捲風發生在1925年的美國,那次巨大的龍捲風跨越了美國密蘇裡州東南部、伊利諾州南部和印第安納州北部,導致695人死亡。
那麼龍捲風是怎麼形成的呢?其實我們可以從夏天經常在操場上看到的一種天氣現象中得到啟示:當一陣風颳來的時候,突然會在操場中間出現一個氣流渦旋,它會捲起地上的樹葉,旋轉著上升,過一會又會慢慢地落下來,突然就消失了。這種現象就是很小尺度的氣流不穩定性造成的,假如這種小尺度氣流演變為中尺度氣流,就會形成龍捲風。
普遍認為,龍捲風是雲層中雷暴的產物,是因為雷暴巨大能量中的一小部分在很小的區域內集中釋放的一種天氣現象。
由於大氣的不穩定性,局部地區產生了強烈的上升氣流,再加上急流中的最大過境氣流的影響,它被進一步加強。然後上升氣流和在垂直方向上速度和方向都有切邊的風相互作用,其在對流層的中部開始旋轉,繼而形成了中尺度氣旋。隨著中尺度氣旋開始向上和向下延伸,它變得越來越細長,強度也越來越大。與此同時,其會有一個出生的龍捲在氣旋內部形成,充當龍捲風的核心。
龍捲核心中的旋轉和氣旋中的不同,它的非常大,足夠使龍捲一直延伸到地面。當發展的漩渦延伸到地面高度時,地面的氣壓會迅速下降,風速也會隨之急劇上升,最終龍捲風也就形成了。
作者:李潔
本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處
(作者:科普中國責任編輯:天極科普君)
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