龙卷风1

龙卷风长期以来一直是个谜，正是因为这个理由，所以有必要去了解它。龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测。龙卷风龙卷风的形成龙卷风是云层中雷暴的产物。具体的说，龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。龙卷风的形成可以分为四个阶段：（1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。龙卷风的形成（2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。龙卷风的形成（3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。（4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。什么是龙卷风?龙卷风是一种涡旋：空气绕龙卷的轴快速旋转，受龙卷中心气压极度减小的吸引，近地面几十米厚的一薄层空气内，气流被从四面八方吸入涡旋的底部。并随即变为绕轴心向上的涡流，龙卷中的风总是气旋性的，其中心的气压可以比周围气压低百分之十。什么是龙卷风?发生在海上的龙卷风称为“水龙卷”，通常持续的时间比陆龙卷长，但威力较缓和。这也许是水面和空气的温差比陆地小，无法形成强烈上升气流的关系。出现在沙漠地区的尘卷风，是热空气柱由地面旋转而上形成的，和龙卷风或水龙卷从云层中旋转而下不同。尘卷风的力量比龙卷风小得多，但仍会形成灾害。此外，雪地及水面上也会形成尘龙卷。龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。龙卷风的探测1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失龙卷风的危害龙卷风的危害数字化揭秘龙卷风要准确预报龙卷风的发生非常困难。科罗拉多州严重暴雨研究所的JoshWurman和科罗拉多大学研究龙卷风的教授HowieBluestein都有几十年的“追龙”经验，根据他们统计，只有25％的旋转的云团能够真正形成龙卷风，能够真正形成破坏力最大的超级龙卷风的不到5％。也正是因为这样超级龙卷风往往在人们不注意的时候突然出现。从雷暴转变成龙卷风的时间只有几分钟，几分钟毁灭性的破坏之后，龙卷风就不见踪影了。龙卷风危害的时间虽短，但是破坏惊人。1999年和2003年的“超级龙卷风”让很多幸存者至今思来仍觉惊心动魄，每次都造成近百人死亡，近万座建筑被毁以及数十亿美元的财产损失。在俄克拉荷马州的一座小镇，一名幸存的女主人回忆说，“当时外面在下雨，看到附近的房子被连根拔起，知道不好，赶紧往地下室跑，我先生动作只比我慢一两秒钟，我的身体好歹躲进地下室，但是我双手被砸成瘫痪，我先生则永远地离开了人世。”另一名幸存者回忆说，“你简直不敢相信，那种声音比你站在喷气发动机旁边还要大。更有意思的是，那么多沙发、屋顶、汽车被抛向空中，像在魔术师手中抛着的道具。”人们担心说不定什么时候超级龙卷风会突然出现在学校、医院。如果没有一套可靠的预报系统，居住在这里的人们将寝食不安。预测龙卷风的发生是一个科学家们为之奋斗了几十年的梦。虽然发现云团预测雷暴今天都轻而易举，但是要发现是什么力量导致了云团在错综复杂的暴风雨天空中伸出一条“吸管”却非常困难。在这方面，世界最领先的美国国家严重暴雨研究实验所(NationalSevereStormLab)、科罗拉多大学、俄克拉荷马大学也在相当长的时期没有突破。尽管这里的研究人员都有着十几年的经验，这里的设备也是最先进的。数字化揭秘龙卷风近年来有了新一代多普勒雷达以后，美国的这些专门研究单位开始对云层、空气的运动有了比较直观的认识。研究人员发现，每年夏季来自墨西哥湾的热气流迅速北上，带动了沿途的各种气流，进入“龙卷风巷子”的上空，形成一个旋转的云团，这个云团范围大约30公里宽，高度1.8公里，这个旋转的云团在空中无序地漫游着，在某种特定的条件下会成为龙卷风。云团在变成龙卷风之前，会“喷射出”向下的猛烈气流。龙卷风的形成除了跟风向、风速等因素有关之外，还与温度、湿度以及一大堆其他的因素有关，预报龙卷风需要把这些因素全部纳入考虑范围。科罗拉多大学的KelvinDroegemeier博士和美国国家严重暴雨研究所的LouWicker博士是极力主张把各种因素数字化揭秘龙卷风纳入数学模型的学者，他们提出，不应该再像以前那样，仅仅用多普勒雷达追踪龙卷风的一路肆虐，而应该把雷达更多地应用在龙卷风形成以前的更早期阶段，把雷达得到的数据和卫星图片等所有的资料集中起来，用电脑做成一个模型。去年在他的努力之下，KelvinDroegemeier博士的电脑模型问世了。去年5月当旋转的云团出现在“龙卷风巷子”的时候，KelvinDroegemeier博士的数学模型有了一个小试牛刀的机会。他预测：风暴、龙卷风将主要发生在堪萨斯城附近。实践证明，他的数学模型准确地预测了每一场暴雨的发生，这种准确程度以前从来没有达到过。但是他预报发生数字化揭秘龙卷风龙卷风的地方没有龙卷风的影子，在他预测晴空万里的一个小城，龙卷风却肆虐而过，横扫了一家通用汽车公司的厂房，捣毁了厂里的一座大厅。数学模型的理论开始遭人嘲笑，但是KelvinDroegemeier和LouWicker并不灰心，他们说，数学模型的方案是可行的，在这么一个错综复杂的天气条件下，惟有数学模型才能解开龙卷风形成的谜团。预测不准确的原因可能是多普勒雷达提供的资料还不够多。为了更准确地预测龙卷风，需要在整个“龙卷风巷子”里安装几十台甚至上百台多普勒雷达，形成一个多普勒雷达网，要在任何龙卷风的形成环节、任何角度都能观察到龙卷风。只有这样，提前30分钟预报龙卷风才有希望。在他们的坚持下，几十座碟型天线在“龙卷风巷子”里安装完毕。数字化揭秘龙卷风今年夏季，又一场“追龙”开始了。擅长实地考察的JoshWurman和科罗拉多大学的HowieBluestein根据以往经验判断，龙卷风一定会经过得克萨斯州的Dalhart城。于是JoshWurman带领一支观测小组进入该城200公里以北，HowieBluestein带领的观察小组则在该城的200公里以南。跟往年一样，墨西哥湾吹来的暖气流又带着巨大的旋转云团到来了，沿途6场大暴雨倾盆而下，两场龙卷风也出现在城北，JoshWurman和HowieBluestein一北一南，从不同的角度把龙卷风形成的过程用雷达全部捕捉下来。他们观察到，在龙卷风快要出现的时候，一种熟悉的模式出现了：云团向下喷射出气流，这股气流与在地面的各股暖气流发生互动，然后在云团的边缘出现数字化揭秘龙卷风了钩状的向上气流，地面的暖气流顺着钩状气流急剧上升。在龙卷风形成前，地面的热气流形成了无数的锥螺形涡流。与此同时，美国国家严重暴雨研究所LouWicker博士的数学模型，也正在把从现场得到的各种数据集中起来，各路专家屏住呼吸，凝神观看屏幕上的数字化模拟演示，希望找出在乱纷纷的狂风雷暴中，到底是哪一股力量触发了龙卷风。在电脑模拟状态下，随着地面暖空气与云团的对流加剧，在云团的周围出现了无数的锥螺形气流，在锥螺形气流引导下，一条“龙卷”猛然伸向地面，紧接着变成了一条飞速旋转的圆柱。在场的研究人员惊喜地鼓掌，想不到，数字化揭秘龙卷风正是这些不易被人们所察觉的一些气流，在关键的时候将旋转的气流变成了龙卷风。LouWicker说有了这个发现，也许预报龙卷风的时间又可以提前几分钟了，尽管离提前30分钟预报龙卷风还有相当长的路要走。数字化揭秘龙卷风