漫話極端天氣——龍捲風

2020-12-17 趣玩科普

成都六月天大風,髮屋動地聲勢雄。

黑雲崔巍行風中,凜如鬼神塞虛空。

霹靂並火射地紅,上帝有命起伏龍。

龍尾不捲曳天東,壯哉雨點車軸同。

山摧江溢路不通,連根拔出千尺松。

未言為人作年豐,偉見一洗芥蒂胸。

這是宋代詩人陸遊(1125-1210年)在成都為官時所寫的七言古詩《龍掛 》,他曾先後擔任成都府安撫司和四川制置司的參議官。黑雲崔巍(wéi惟),是指積雨雲垂直發展旺盛,雲色烏黑,從地面望去,好象聳立於天空的一座座大山。凜(lǐn林)如,指可怖的樣子。「霹靂並火射地紅」句,描述了龍捲風出現時,伴有大風、雷電和暴雨。曳(yè葉),是拖的意思。「龍尾不捲曳天東」的龍尾,是指龍捲風的漏鬥狀下垂尾巴,它一邊旋轉,一邊拖著前進;龍捲風的中心氣壓低,上卷力非常大,如連接地面,就能「連根拔出千尺松」。一洗芥蒂胸,表示當看到了龍捲風的奇偉壯觀之後,使胸襟為之開。

為何龍捲風是一種災害天氣

龍捲風是一種風力極強而範圍不太大的渦旋,狀如漏鬥,風速極快,破壞力很大。其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十。龍捲風的出現和消失都十分突然,很難進行有效的預報。龍捲風上端與雷雨雲相接,下端有的懸在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一邊旋轉,一邊向前移動。遠遠看去,它不僅很像吊在空中晃晃悠悠的一條巨蟒,而且很像一個擺動不停的大象鼻子。發生在海上,猶如「龍吸水」的現象,稱為「水龍捲」(或稱「海龍捲」,waterspout);出現在陸地上,卷揚塵土,捲走房屋、樹木等的龍捲,稱為「陸龍捲」(landspout,美國國家氣象局稱dust-tube tornado)。

龍捲風經過的地方,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建築物等現象,有時把人吸走,危害十分嚴重。 有記錄以來美國最致命的龍捲風是發生於1925年3月18日,越過了密蘇裡州東南部、伊利諾州南部和印地安那州北部的「三洲大龍捲」,導致695人死亡。

在美國,龍捲風每年造成的死亡人數僅次於雷電。它對建築的破壞也相當嚴重,經常是毀滅性的。在強烈龍捲風的襲擊下,房子屋頂會像滑翔翼般飛起來。一旦屋頂被捲走後,房子的其他部分也會跟著崩解。1995年在美國俄克拉何馬州阿得莫爾市發生的一場陸龍捲,諸如屋頂之類的重物被吹出幾十英裡之遠。大多數碎片落在龍捲通道的左側,按重量不等常常有很明確地降落地帶。較輕的碎片卻飛到300多千米外才落地。

龍捲風的形成

龍捲風的形成過程,大致可分為四個階段:

(1)大氣的不穩定性產生強烈的上升氣流,由於急流中的最大過境氣流的影響,它被進一步加強。

(2)由於與在垂直方向上速度和方向均有切變的風相互作用,上升氣流在對流層的中部開始旋轉,形成中尺度氣旋。

(3)隨著中尺度氣旋向地面發展和向上伸展,它本身變細並增強。同時,一個小面積的增強輔合,即初生的龍捲在氣旋內部形成,形成龍捲核心。

(4)龍捲核心中的旋轉與氣旋中的不同,它的強度足以使龍捲一直伸展到地面。當發展的渦旋到達地面高度時,地面氣壓急劇下降,地面風速急劇上升,形成龍捲。

美國是龍捲風之鄉

美國的龍捲風不僅數量多,而且強度大,被稱之為「龍捲之鄉」。這主要是和美國的地理位置、氣候條件以及大氣環流特徵有關。美國東瀕大西洋,西靠太平洋,南面又有墨西哥灣,大量的水汽不斷從東、西、南面流向美國大陸。美國主要處在中緯度,春夏季常受副熱帶高壓控制,即使在秋冬季,也常受其邊緣影響。在副高南部和西部是偏東和東南氣流最活躍的地方,它把大西洋和墨西哥灣的大量暖溼空氣源源不斷向美國大陸輸送,這是產生雷雨雲的充分條件。雷雨雲不斷地強烈發展,龍捲風就伴隨而來。

美國龍捲風發生最多的是中西部和南部的廣闊區域,有人將美國這一常發生龍捲風的區域稱為「龍捲風道」。美國約有54%的龍捲風發生在春季,5月份副熱帶高氣壓控制美國,其西緣正好停留在中西部,這時,東南氣流把墨西哥灣的暖溼空氣從南向北大量輸送。空氣中有了充足的水汽,又有了強烈的垂直上升運動,雷雨雲就會強烈產生,經常發展成龍捲雲而產生龍捲。6月份大量的暖溼空氣向北移到堪薩斯州、內布拉斯加州和衣阿華州,7月份移到加拿大,從此,美國的龍捲數量就大大減少了。

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