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        龍卷風 龍卷風是一種少見的局地性、小尺度、突發性的強對流天氣,是在強烈的不穩定的天氣狀況下由空氣對流運動造成的、強烈的、小范圍的空氣渦旋。

        一、定義

              龍卷風是一種少見的局地性、小尺度、突發性的強對流天氣,是在強烈的不穩定的天氣狀況下由空氣對流運動造成的、強烈的、小范圍的空氣渦旋。

         

        二、形成原因

              大自然里的龍卷風誕生在雷雨云里。在雷雨云里,空氣擾動十分厲害,上下溫差懸殊。在地面,氣溫是攝氏二十幾度,越往高空,溫度越低。在積雨云頂部八千多米的高空,溫度低到攝氏零下三十幾度。這樣,上面冷的氣流急速下降,下面熱的空氣猛烈上升。上升氣流到達高空時,如果遇到很大的水平方向的風,就會迫使上升氣流“倒掛”(向下旋轉運動)。由于上層空氣交替擾動,產生旋轉作用,形成許多小渦旋。這些小渦旋逐漸擴大。上下激蕩越發強烈,終于形成大渦旋。大渦旋先是繞水平軸旋轉,形成了一個呈水平方向的空氣旋轉柱。然后,這個空氣旋轉柱的兩端漸漸彎曲,并且從云底慢慢垂了下來。對積雨云前進的方向來說,從左邊伸出云體的叫“左龍卷”,從右邊伸出云體的叫“右龍卷”;前者順時針旋轉,后者反時針旋轉。伸到地面的一般是右龍卷,左龍卷伸下來的機會不多。
              另外,龍卷風也容易在兩條颮線的交點上發生。颮線經常出現在炎熱季節強冷空氣的最“前哨”。

         

        三、特點

              龍卷風是大氣中最強烈的渦旋現象,影響范圍雖小,但破壞力極大。它往往使成片莊稼、成萬株果木瞬間被毀,令交通中斷,房屋倒塌,人畜生命遭受損失。龍卷風的水平范圍很小,直徑從幾米到幾百米,平均為250米左右,最大為1千米左右。在空中直徑可有幾千米,最大有10千米。極大風速每小時可達150千米至450千米,龍卷風持續時間,一般僅幾分鐘,最長不過幾小時,但造成的災害很嚴重。

         

        龍卷風發生的基本特征
              龍卷風常發生于夏季的雷雨天氣時,尤以下午至傍晚最為多見。襲擊范圍小,風力特別大,破壞力極強。龍卷風經過的地方,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建筑物等現象,有時把人吸走,危害十分嚴重。龍卷風的持續時間短,往往只有幾分鐘。龍卷風出現的隨機性大,僅僅靠常規的氣象監測手段很難預報。

            
              龍卷風出現時,往往不只一個。有時從同一塊積雨云中可以出現兩個,甚至兩個以上的“象鼻”--漏斗云柱。只是有的“象鼻”剛剛開始下伸,有的“象鼻”下端卻已經接地或在接地后正在縮回云中,也有的在云底伸伸縮縮、始終不垂到地面。移動速度平均每秒15米,最快的可達70米;移動路徑的長度大多在10公里左右,短的只有幾十米,長的可達幾百公里以上。它造成破壞的地面寬度,一般只有l-2公里。龍卷風的脾氣極其粗暴。在它所到之處,吼聲如雷,強的猶如飛機機群在低空掠過。這可能是由于渦旋的某些部分風速超過聲速,因而產生小振幅的沖擊波。

              龍卷風里的風速究競有多大?人們還無法測定,因為任何風速計都經受不住它的摧毀。一般情況,風速可能在每秒50-150米,極端情況下,甚至達到每秒300米或超過聲速。超聲速的風能,可產生無窮的威力。1896年,美國圣路易斯的龍卷風夾帶的松木棍竟把一厘米厚的鋼板擊穿。1919年發生在美國明尼斯達州的一次龍卷風,使一根細草莖刺穿一塊厚木板;而一片三葉草的葉子竟象楔子一樣,被深深嵌入了泥墻中。不過,龍卷風中心的風速很小,甚至無風,這和臺風眼中的情況很相似。尤其可怕的是龍卷內部的低氣壓。這種低氣壓可以低到400毫巴,甚至200毫巴,而一個標準大氣壓是1013毫巴。所以,在龍卷風掃過的地方,猶如一個特殊的吸泵一樣,往往把它所觸及的水和沙塵、樹木等吸卷而起,形成高大的柱體,這就是過去人們所說的“龍倒掛”或“龍吸水”。當龍卷風把陸地上某種有顏色的物質或其他物質及海里的魚類卷到高空,移到某地再隨暴雨降到地面,就形成“魚雨”、“血雨”、“谷雨”、“錢雨”了。

         

        四、龍卷風形成結構式

               一、龍卷風的結構

              龍卷風是是大氣中最強烈的一種渦旋現象,所到之處,卷倒房屋,吹折電桿,甚至把人、畜和雜物吸卷到空中,帶往他處;是一種破壞力極大的災難性自然現象。

              據報道,在1999年5月27日,美國得克薩斯州中部,包括首府奧斯汀在內的 4個縣遭受特大龍卷風襲擊,造成至少32人死亡,數十人受傷。

              龍卷風是從強流積雨云中伸向地面的一種小范圍強烈旋風,龍卷風出現時,往往有一個或數個如同“象鼻子”樣的漏斗狀云柱從云底向下伸展,把江河湖海的水吸入后,通過漏斗狀旋渦,急劇上升,送到寒冷的大氣層,水凍結后自然又會釋放能量,所以常常伴有狂風、暴雨、雷電或冰雹出現。

              龍卷風漏斗中心由吸起的塵土和凝聚的水氣組成,形成可見的“龍嘴”;其經過水面時,吸水上升,形成同云相接的水柱,俗稱“龍取水”。

              一般情況下,它出現的時間和大氣中能量對流旺盛的時間相一致,多發生在夏季6-9月的下午至傍晚。它的直徑一般在十幾米到數百米之間;生存時間一般只有幾分鐘,最長也不超過數小時;風力特別大,在中心附近的風速可達100-200米/秒,影響地面范圍從數米到幾十米至上百公里。

         

              二、龍卷風形成的機理

              假設存在一個水平方向二維的氣流場,有能壓差存在,氣流就會運動,假設現在存在一股氣流開始運動,我們把這股氣流分為頭部和尾部,在頭部向前運動時,它的尾部后就會出現一個“負”壓區,就好象一輛行駛的汽車后面有一個尾隨的“負”壓區一樣,如果這股氣流不是一直沿直線向前運動,就會回過頭來運動,這時,就會出現“頭”、“尾”之間存在的能壓差!于是,“頭”部就會循著“尾”部的“負”壓區追去,使“頭”和“尾”銜接在一起(就像蛇咬住了自己的尾巴),形成一個閉合的有序流動的“能流圈”。

              根據機械能衡算的柏努利方程知道,當這股氣流運動動能增加時,它的“內部”能壓就會降低(機械能守恒),于是奇跡發生了:“能流圈”內外側的氣流因為能壓高于“能流圈”的能壓,所以,不斷有氣流擠著涌向“能流圈”,使“能流圈”開始逐漸變“粗大”,即,“能流圈”的流通面積變大了!

              流通面積越大,流動越有序,即形成了滯流,阻力就會越小,所以氣流的流速也開始逐漸變大!速度越大——負壓越大——補充進來的氣流量就越多——“能流圈”變得越““粗大”,而且在“能流圈”外部的壓力作用下,其密度也增加了。

              當“能流圈”內側的氣流涌向“能流圈”時,能壓越來越低,使“能流圈”(直徑)不斷變小,如果這時候“能流圈”的流動沒有新的方向突圍,就會被外側氣流的能壓擠跨而渙散、消失。

              現在,我們再回到三維空間和氣象中的龍卷風去。因為“能流圈”的密度比較大,所以,它會“墜落”到第三維的方向上。由于積雨云上下溫差很大,上面的冷氣和下面的熱氣流形成對流,產生旋轉的“能流圈”,逐漸擴大,最后形成近似平行于地面的二維“能流圈”,到成長到一定程度時,就會從云中慢慢“墜”到地面,形成了龍卷風。

         

        五、龍卷風的形成的幾個階段

              1、大氣的不穩定性產生強烈的上升氣流,由于急流中的最大過境氣流的影響,它被進一步加強。
              2、由于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,它本身變細并增強。同時,一個小面積的增強輔合,即初生的龍卷在氣旋內部形成,產生氣旋的同樣過程,形成龍卷核心。
              4、龍卷核心中的旋轉與氣旋中的不同,它的強度足以使龍卷一直伸展到地面。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,形成龍卷。

         

        六、龍卷風帶來的危害

              當龍卷風掃過建筑物頂部或車輛時,由于它的內部氣壓極低,造成建筑物或車輛內外強烈的氣壓差,傾刻間就會使建筑物或交通車輛發生“爆炸”。如果龍卷風的爆炸作用和巨大風力共同施展威力,那么它們所產生的破壞和損失將是極端嚴重的。
              但是,在通常的情況下,如果龍卷風經過居民點,天空中便飛舞著磚瓦、斷木等碎物,因風速很大也能使人、畜傷亡,并將樹木和電線桿砸成窟窿。就是一粒粒的小石子,也宛如槍彈似的,能穿過玻璃而不使它粉碎。
              據統計,每個陸地國家都出現過龍卷風,其中美國是發生龍卷風最多的國家。加拿大、墨西哥、英國、意大利、澳大利亞、新西蘭、日本和印度等國,發生龍卷風的機會也很多。我國龍卷風主要發生在華南和華東地區,它還經常出現在南海的西沙群島上。
        由于龍卷風的發生與強烈雷暴的出現密切相關,所以龍卷風一般在暖季出現。但在沒有雷暴的寒冷季節里,只要具備強烈對流的條件,也是可以出現龍卷風的。
              龍卷風在白天、夜間都能生成,但大部分發生在午后。有時,同時有幾個龍卷一起出現。
              從火山爆發和大火災產生的煙和水蒸汽中,也可能誕生龍卷風。這種龍卷風稱為火龍卷或煙龍卷。
              在1999年5月27日,美國得克薩斯州中部,包括首府奧斯汀在內的4個縣遭受特大龍卷風襲擊,造成至少32人死亡,數十人受傷。據報道,在離奧斯汀市北部40英里的賈雷爾鎮,有50多所房屋倒塌,已有30多人在龍卷風喪生。遭到破壞的地區長達1英里,寬200碼。這是繼5月13日邁阿密市遭龍卷風襲擊之后,美國又一遭受龍卷風的地區。
              1995年在美國俄克拉何馬州阿得莫爾市發生的一場陸龍卷,諸如屋頂之類的重物被吹出幾十英里之遠。大多數碎片落在陸龍卷通道的左側,按重量不等常常有很明確的降落地帶。較輕的碎片可能會飛到300多千米外才落地。
              龍卷的襲擊突然而猛烈,產生的風是地面上最強的。在美國,龍卷風每年造成的死亡人數僅次于雷電。它對建筑的破壞也相當嚴重,經常是毀滅性的。
              在強烈龍卷風的襲擊下,房子屋頂會像滑翔翼般飛起來。一旦屋頂被卷走后,房子的其他部分也會跟著崩解。因此,建筑房屋時,如果能加強房頂的穩固性,將有助于防止龍卷風過境時造成巨大損失。
              龍卷風的力氣也是很大的。1956年9有24日上海曾發生過一次龍卷風,它輕而易舉地把一個22萬斤重的大儲油桶“舉”到15米高的高空,再甩到120米以外的地方。
              龍卷風在美國又叫旋風,是常見的自然現象。旋風的破壞力往往超過地震。
              1879年5月30日下午4時,在堪薩斯州北方的上空有兩塊又黑又濃的烏云合并在一起。15分鐘后在云層下端產生了旋渦。旋渦迅速增長,變成一根頂天立地的巨大風柱,在三個小時內像一條孽龍似的在整個州內胡作非為,所到之處無一幸免。但是,最奇怪的事是發生在剛開始的時候,龍卷風旋渦橫過一條小河,遇上了一座峭壁,顯然是無法超過這個障礙物,旋渦便折抽西進,那邊恰巧有一座新造的75米長的鐵路橋。龍卷風旋渦竟將它從石橋墩上“拔”起,把它扭了幾扭然后拋到水中。

         

        七、龍卷風的分級

              等級F0 風速<73 mi/h <32 m/s 出現幾率29% 。受害狀況程度輕微。表現為:煙囪,樹枝折斷,根系淺的樹木傾斜,路標損壞等。

              等級F1 風速73–112 mi/h 33–49 m/s 出現幾率40% 。受害狀況程度中等。表現為:房頂被掀走,可移動式車房被掀翻,行駛中的汽車刮出路面等。

              等級F2風速113–157 mi/h 50–69 m/s 出現幾率24% 。程度較大。表現為:木板房的房頂墻壁被吹跑,可移動式車房被破壞,貨車脫軌或掀翻,大樹攔腰折斷或整棵吹倒。輕的物體刮起來后像導彈一般,汽車翻滾。

              等級F3風速158–206 mi/h 70–92 m/s 出現幾率6% 。受害狀況程度嚴重。表現為:較結實的房屋的房頂墻壁刮跑,列車脫軌或掀翻,森林中大半的樹木連根拔起。重型汽車刮離地面或刮跑。

              等級F4風速207–260 mi/h 93–116 m/s 出現幾率2% 。受害狀況破壞性災害。表現為:結實的房屋如果地基不十分堅固將刮出一定距離,汽車像導彈一般刮飛。

              等級F5 風速261–318 mi/h 117–141 m/s 出現幾率<1% 。受害狀況毀滅性災難。表現為:堅固的建筑物也能刮起,大型汽車如導彈噴射般掀出超過百米。樹木刮飛。是讓人難以想象的大災難。電影《龍卷風》(Twister)中將F5級龍卷風稱為“上帝之指”,意指上帝用其手指翻弄地球。總之,其橫掃之處無所幸免。

         

        八、龍卷風的預防措施

              1、多種樹,如沿海紅樹林。

              2、衛生預警,及時撤離人員。

              3、加固房屋,包括建造地下掩體。

         

        九、怎樣躲避龍卷風的侵襲

              龍卷風是一種威力非常強大的旋風,多發生在春季。龍卷風往往來得十分迅速、突然,還伴有巨大的聲響。它的破壞力極強,能夠把所經過地區的沙石、樹木、莊稼,甚至海中的魚類、倉庫中的貨物卷入高空,對人民的生命財產威脅極大。在龍卷風襲來時,怎樣有效地保護自己呢?

              1、卷風襲來時,應打開門窗,使室內外的氣壓得到平衡,以避免風力掀掉屋頂,吹倒墻壁。

              2、在室內,人應該保護好頭部,面向墻壁蹲下。

              3、在野外遇到龍卷風,應迅速向龍卷風前進的相反方向或者側向移動躲避。

              4、龍卷風已經到達眼前時,應尋找低洼地形趴下,閉上口、眼、用雙手、雙臂保護頭部,防止被飛來物砸傷。

              5、乘坐汽車遇到龍卷風,應下車躲避,不要留在車內。

         

        案例

             2003年7月8日 當夜11時30分左右,一股強龍卷風襲擊了無為縣百勝鎮和六店鄉的6個行政村,造成了人員和財產的嚴重損失。據初步摸查,這次災害造成16人死亡,162人受傷,1072間房屋倒塌,2000多畝農田受災。

              2005年7月30日靈璧,當日中午12時40分,靈璧縣突遭龍卷風襲擊,造成15人死亡。受到龍卷風影響的鄉鎮包括韋集、向陽、虞姬、靈城等,其中韋集鎮災情較為嚴重,該鎮工業園區一廠房在龍卷風中發生倒塌,數名工人死亡;韋集中學數名參加暑假補課的初一學生被龍卷風刮倒的房屋砸中死亡。

              2006年6月29日泗縣,當天早上6時45分左右,一場中心風力在12級以上的龍卷風襲擊了泗縣長溝鎮,大風吹毀6間教室,朱彭小學提前到校的小學生中兩人當場死亡,44名學生和2名老師受傷。受此次強對流天氣影響,泗縣山頭、屏山、瓦坊、大莊等鄉鎮也造成了嚴重的經濟損失。

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