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龍捲風(英文:Tornado),一種相當猛烈的天氣現象,由快速旋轉並造成直立中空管狀的氣流形成。因為與古代神話里從波濤中竄出、騰雲駕霧的東海跤龍很相象而得名,它還有不少的別名,如「龍吸水」、「龍擺尾」、「倒掛龍」等等。龍捲風大小不一,但形狀一般都呈上大下小的漏斗狀,「漏斗」上接積雨雲,下部一般與地面接觸並且時常被一團塵土或碎片殘骸等包圍。

1 龍捲風 -簡介

龍捲風龍捲風

龍捲風,一種強烈的、小範圍的空氣渦旋,是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的、由雷暴雲底伸展至地面的漏斗狀雲(龍捲)產生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,最大可達100米每秒以上,一般伴有雷雨,有時也伴有冰雹。

龍捲風是大氣中最強烈的一種渦旋現象,具有垂直軸,與強對流雲相伴;雖然影響的範圍小,但破壞性極大。外形是一個漏斗狀的雲柱,上大下小;有時一塊雲產生的龍捲風不止一個,它們可以先後出現,也可以同時出現 。 

龍捲風的水平尺度很小,在地面上只有幾米到幾百米的直徑,在空中2-3千米高處,根據氣象雷達探測,大多直徑1公里左右。風速在64千米每小時至177千米每小時之間,可橫掃數千米。還有一些龍捲風風速可超過480千米每小時,直徑達1.6千米以上,移動路經超過100千米。

龍捲風的活動時間一般為15~30分鐘,並且大多出現在午後到傍晚前後。由於龍捲風中心附近空氣外流,而上空往往又有強烈輻散,所以龍捲風中心氣壓非常低,水平氣壓梯度非常大,風速極大,破壞力很大。

2 龍捲風 -形成

龍捲風往往來自於雷暴、超級單體、颮和颶風。通常認為龍捲風在冷空氣穿過熱空氣層迫使暖空氣急速上升時產生。雷暴伴隨著龍捲風,閃電,有時還有冰雹。許多龍捲風在中氣旋的末端出現。在雷達屏幕上,一個「鉤狀回波」往往就代表了一個可能存在龍捲風的區域。

疾風颳起的碎片導致建築物受損。龍捲風的氣流已被準確地測得超過480千米每小時。在北美洲,儘管龍捲風季節通常從3月到10月,但一年中隨時都可能出現龍捲風。它們在午後和晚上容易出現:所有龍捲風中超過80%的在正午和午夜之間發生

氣象條件

龍捲風大多發生在春天和夏天,造成龍捲風出現的氣象條件可概況為

1、大氣低層有相當溫暖潮濕的空氣。在龍捲風出現前,天氣特別悶熱潮濕,人感到沉重壓抑。

2、大氣中層空氣乾冷,這就形成強烈的潛在不穩定。

凡滿足上述兩個條件,如果有低壓、鋒面、颱風等天氣系統移近時,就可觸發空氣中不穩定能量大量連續不斷釋放,最後形成龍捲風。

過程
龍捲風龍捲風成因

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,產生氣旋的同樣過程,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

3 龍捲風 -分類

龍捲風現象分為:真正的龍捲風現象以及類似龍捲風現象。多漩渦龍捲、水龍捲、陸龍捲屬於真正的龍捲風;陣風卷與塵卷屬於類似龍捲風的現象。

多漩渦龍捲

多漩渦龍捲風指帶有兩股以上圍繞同一個中心旋轉的漩渦的龍捲風。多漩渦結構經常出現在劇烈的龍捲風上,並且這些小漩渦在主龍捲風經過的地區上往往會造成更大的破壞。

水龍捲

水龍捲(或稱海龍捲風,英文:waterspout)可以簡單地定義為水上的龍捲風,通常意思是在水上的非超級單體龍捲風。世界各地的海洋和湖泊等都可能出現水龍捲。在美國,水龍捲通常發生在美國東南部海岸,尤其在佛羅里達南部和墨西哥灣。

水龍捲雖在定義上是龍捲風的一種,不過其破壞性要比最強大的大草原龍捲風小,但是它們仍然是相當危險的。水龍捲能吹翻小船,毀壞船隻,當吹襲陸地時就有更大的破壞,並奪去生命

陸龍捲

龍捲風 龍捲風
陸龍捲風(英文:landspout,美國國家氣象局稱dust-tube tornado)是一個術語,用以描述一種和中尺度氣旋沒有關聯的龍捲風。陸龍捲 和水龍捲有一些相同的特點,例如強度相對較弱、持續時間短、冷凝形成的漏斗雲較小且經常不接觸地面等。雖然強度相對較弱,但陸龍捲依然會帶來強風和嚴重破壞。

陣龍捲

陣風卷(英文:gustnado)是一種和陣風鋒與下擊暴流有關的小型垂直方向旋轉的氣流。由於它們嚴格來說和雲沒有關聯,所以就它們是否屬於龍捲風還存有爭議。當從雷暴中溢出的快速移動乾冷氣流流經溢出邊緣的靜止暖濕氣流時,會造成一種旋轉的效果(可用「滾軸雲」解釋),若低層的風切變夠強,這種旋轉就會水平(或傾斜)進行,並影響到地面,最終的結果就是陣風卷。[3][7]陣風卷的旋轉方向不固定,可順時針亦可逆時針

塵卷

塵卷(英文:dust devil)也是一種柱狀的垂直旋轉氣流,因此和龍捲風很像。然而,它們生成在晴朗的天氣下,並且絕大多數情況下比最弱的龍捲風還要弱。氣溫較高時,如果地面因高溫形成很強的上升氣流,並且此時有足夠的低層風切變,上升的熱氣流就可能做小範圍的氣旋運動,此時塵卷便會形成。塵卷之所以不屬於龍捲風是因為它們在晴朗的天氣條件下形成而且和雲沒有什麼聯繫。不過,它們偶爾也能引起大的破壞,尤其在乾燥地區。

4 龍捲風 -特點

形態

大多數龍捲風呈狹長的漏斗狀,幾十至幾百米寬,能捲起塵土碎片。不過,龍捲風仍然有多種形態。

相對較小和較弱的陸龍捲看起來只是像一小片地上捲起來的塵土。雖然漏斗雲可能不會延伸到地面,但只要地面上相關聯的風擁有超過64千米每小時的風速,旋轉的氣流即可以被認為是一股龍捲風。巨型單漩渦龍捲風看起來像一個巨大的楔子插進地里,因而可稱為「楔狀龍捲」(wedge tornado、wedge)。這類龍捲風的漏斗雲很寬,就像一大塊烏雲,直徑比雲層底部到地面的距離還長。即使是有經驗的風暴觀測者也無法在遠處區分低垂的雲團和楔狀龍捲風。大型龍捲風多為楔狀龍捲,但也不全是

多漩渦龍捲風可以呈現成一組旋風圍繞一個同一個中心旋轉,也可以完全被凝結水氣、塵土和碎片等掩蓋,呈單一漏斗狀。

在衰亡階段,龍捲風就像細長的管子或繩子,且常常彎曲扭轉得奇形怪狀。

除了這些形態外,龍捲風還可能完全被雨或塵土掩蓋。

大小

龍捲風雙龍捲,黃線表示水平旋轉軸,灰線表示旋轉體、吸管、進氣口
龍捲風大小的變化幅度很大。勢力弱或勢力雖強但接近尾聲的龍捲風可能會非常細長,有時僅幾英尺寬。另一方面,楔狀的巨型龍捲的移動路經可以有1.6千米寬。

外觀
龍捲風室內龍捲風

龍捲風的顏色多樣,取決於它們所處的環境。乾燥環境下生成的龍捲風幾乎是透明的,只是在旋風底部能看到旋轉的塵土和碎片。幾乎或完全不捲起碎片的漏斗雲是灰白色的。當經過水體變成水龍捲時,它們會變得非常白甚至呈藍色。移動緩慢的龍捲風由於捲起大量殘骸和泥土,顏色通常較深,並帶有被捲起物的顏色。

光照條件對龍捲風的外觀也有大的影響。同一個龍捲風,逆光(即太陽光從龍捲風背後射下來)時會顯得非常暗,順光(即太陽光從觀察者背後射下來)時則會顯得比較灰或者非常的白。日落時的龍捲風可以有很多種顏色,如黃、橙和粉紅。

旋轉方式

龍捲風的旋轉方向一般同氣旋,即北半球逆時針南半球順時針。規模大的風暴受科里奧利力的影響,總是做氣旋式的旋轉,而雷暴和龍捲風由於規模較小因而受科里奧利力的直接影響也較少。但即使忽略科里奧利力的影響,在計算機數值模擬中超級單體和龍捲風仍做氣旋式的旋轉。

約有1%的龍捲風以反氣旋方式旋轉。一般而言,只有陸龍捲和陣風卷屬於這一類型。  

5 龍捲風 -等級劃分及其破壞程度

龍捲風的強度等級由藤田級數(或稱「藤田皮爾森龍捲等級」)和改進型藤田級數劃分,可由高解析度多普勒雷達的數據或攝影測量法得到。需要注意的是,龍捲風的強度並不能描述任何大小和寬度的龍捲風。

龍捲風的破壞力由小到大,可按藤田級數劃分為F0至F5級,也可按改進型藤田級數劃分為EF0到EF5級6個等級。EF0級的龍捲風可能只會損傷樹木,對較為結實的建築沒有影響,但EF5級的龍捲風就可能把建築物吹得只剩下地基,甚至讓高大的摩天大樓扭曲起來。

等級

估計風速(米/秒)

典型的龍捲風破壞程度

F0

< 33

輕度破壞 損壞煙囪; 刮斷樹枝; 拔起淺根樹木; 毀壞商店招牌。

F1

33-50

中度破壞 掀起屋頂磚瓦; 刮跑或掀翻移動住房; 行駛的汽車被刮離路面。

F2

51-70

較嚴重的破壞 颳走屋頂; 摧毀活動住房; 掀翻火車車廂; 連根拔起大樹; 空中輕物狂飛; 汽車被卷離地。

F3

71-92

嚴重破壞 堅固房屋的屋頂和牆壁被颳走; 掀翻火車; 森林中大多數樹木被連根拔起; 重型汽車被卷離地並被拋起。

F4

93-116

毀滅性破壞 堅固房屋被夷為平地; 基礎不牢的建築物被颳走; 汽車被拋向空中,空中大 的物件橫飛。

F5

117-142

極度破壞 堅固房屋框架被颳走; 汽車大小的物件在空中橫飛超過100米; 飄飛碎片掛樹梢; 出現難以置信的現象。

:F0和F1屬於相對較弱的龍捲風,風力小於50米/秒。F2至F3則屬於強龍捲,風力介於 51-92米/秒。 F4和F5屬於猛烈龍捲,F5的風力甚至能達到150米/秒。據統計,弱龍捲中致命的只佔5%, 強龍捲則為30%, 而猛烈龍捲則有70%會造成人員死亡。

此外,相類似的TORRO分級法將龍捲風分為T0至T11共12個等級,T0級表示極其弱的龍捲風,T11級代表已知的最強的龍捲風

相關事件

2013年5月21日,美國氣象專家將前一天襲擊俄克拉何馬城西南地區的龍捲風為最強級別EF-5級,釋放的總威力是廣島原子彈的幾倍至幾百倍。這一級別意味著龍捲風最大風速超過每小時320公里。在全美所有龍捲風中,只有大約1%能夠達到這種強度,為10年一遇。一些氣象專家告訴美聯社記者,這次龍捲風釋放的總能量是第二次世界大戰期間廣島原子彈能量的8倍至600倍。大部分專家傾向於較高倍數的估計。

6 龍捲風 -危害

龍捲風龍捲風

每個陸地國家都出現過龍捲風,其中美國是發生龍捲風最多的國家。加拿大、墨西哥、英國、義大利、澳大利亞、紐西蘭、日本和印度等國,發生龍捲風的機會也很多。中國龍捲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。

經濟影響

龍捲風每年能在經濟上造成數百萬美元的損失,並會導致失業和死傷,危害不容小覷。

各國情況

在孟加拉國,由於人口密度高,房屋質量差以及龍捲風安全知識貧乏,故每年約有179人死於龍捲風。

加拿大平均每年出現的龍捲風有80個,致使2人喪生,20人受傷並導致數千萬美元的損失。2000年7月4日在加拿大襲擊了阿爾伯塔省松葉湖的一起「殺人龍捲風」就曾導致11人死亡。

英國是歐洲發生龍捲風最頻繁的地區。若計入相關土地的面積,英國和荷蘭是世界上單位面積發生龍捲風次數最多的國家,其中荷蘭平均每平方千米土地每年可遭受0.00048次龍捲風襲擊。紐西蘭和烏拉圭的一部分也有小型強烈龍捲風活動。

美國是世界上遭受龍捲風侵襲次數最多的國家,平均每年遭受100000個雷暴、1200個龍捲風的襲擊,有50人因此死亡。在美國中西部和南部的廣闊區域又以「龍捲風道」最為著名。有記錄以來美國最致命的龍捲風是發生於1925年3月18日,越過了密蘇里州東南部、伊利諾伊州南部和印地安那州北部的「三洲大龍捲」(Tri-State Tornado),導致695人死亡

2012年4月29日凌晨零時30分許,中國廣東江門市新會區奇榜村鳳山工業區突然出現龍捲風,造成22間總計超過2.3萬平方米的廠房被夷為平地

記錄

在一天里若有超過6個龍捲風產生便可稱出現了「龍捲風爆發」。

1974年4月3日,有史記錄以來第二大的龍捲風爆發產生了148個龍捲風,包括6個F5級和24個F4級的龍捲風,綽號「超級爆發」(Super Outbreak)。另一場類似強烈程度的暴風爆發是「棕枝主日龍捲風爆發」(1965 Palm Sunday tornado outbreak),它於1965年4月11日襲擊了美國中西部,造成271人死亡。另外2011年4月25日至28日四天內也出現類似上述規模的龍捲風爆發(April 25–28, 2011 tornado outbreak),經確認的龍捲風達330個,並造成344人死亡(光是這四天阿拉巴馬州就有238人死亡)。在27日就出現190個龍捲風,包括4個EF5級(其中有兩個是在密西西比州至阿拉巴馬州之間發生的)和11個EF4級龍捲風,堪稱1974年「超級爆發」后最為慘重的龍捲風災害且有過之而不及。在這個4月就已創下歷年單日及單月產生最多龍捲風的記錄,因此美國也稱此次龍捲風爆發為「2011超級爆發」或「超級爆發Ⅱ」

7 龍捲風 -防範措施

龍捲風
龍捲風
龍捲風
1、 最安全的地方是由混凝土建築的地下室。龍捲風有跳躍性前行的特點,往往是一會兒著地又一會兒騰空。人們還發現,龍捲風過後會留下一條狹窄的破壞帶,在破壞帶旁邊的物體即使近在咫尺也安然無恙,所以人們在遇到龍捲風時,要鎮定自若,積極想法躲避,切莫驚慌失措。要知道混凝土 建築的地下室 才是最安全的地方。人應盡量往低處走,尤其不能呆在樓房上面。另外相對來說,小房屋和密室要比大房間安全。

2、尋找與龍捲風路徑垂直方向的低洼區藏身。有人如果正巧乘汽車在野外遇到了龍捲風,那是非常危險的。因為龍捲風不僅可以將沿途的汽車和人吸起「吞食」,還能使汽車內外產生很大的氣壓差而引起爆炸,所以這時車上的人應火速棄車奔向附近的掩蔽處。倘若已經來不及逃遠,也應當機立斷,迅速找一個與龍捲風路徑垂直方向的低洼區(如田溝)隱身。龍捲風總是「直來直去」,好像百米衝刺的運動員一樣,它要急轉彎是十分困難的。

3、跑進靠近大樹的房屋內躲避。人們只見到大樹被龍捲風連根拔起或攔腰折斷而未發現被「拋」到遠處,這大概是樹木有一定的擋風作用吧。1985年6月27日,內蒙古農民丁鳳霞家一棵直徑1米多粗、高10多米的大樹被龍捲風連根拔起,附近另兩棵大樹也被折斷,而距離大樹3米遠的房屋卻秋毫無損,但距離她家30米遠處的6間新蓋磚瓦房因旁邊未植樹而遭毀。由此可見,房前屋后多植樹可抵禦龍捲風襲擊

緊急防範建議

(1) 在家時,務必遠離門、窗和房屋的外圍牆壁,躲到與龍捲風方向相反的牆壁或小房間內抱頭蹲下。躲避龍捲風最安全的地方是地下室或半地下室。

(2) 在電線杆倒、房屋塌的緊急情況下,應及時切斷電源,以防止電擊人體或引起火災。

(3) 在野外遇龍捲風時,應就近尋找低洼地伏於地面,但要遠離大樹、電杆,以免被砸、被壓和觸電。

(4) 汽車外出遇到龍捲風時,千萬不能開車躲避,也不要在汽車中躲避,因為汽車對龍捲風幾乎沒有防禦能力,應立即離開汽車,到低洼地躲避。 

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