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【科普知识】龙卷风探秘

上传时间:2017/3/16 10:36:42  文章来源:南丰教育网  文章作者:赵子绳  【录入:tjx


龙卷风探秘

                             

南丰县老科协教育分会 赵子绳

   

        2016623日中午,江苏省盐城市阜宁、射阳等地遭遇龙卷风、冰雹、雷雨大风、短时强降雨和强雷电等强对流灾害性天气的袭击。突如其来的旋风将树木、电线塔、房屋纷纷刮倒在地,鸡蛋大的冰雹砸中人们和停在马路上的汽车,十二级以上的旋风几乎“踏平”城镇。短短的20分钟,天空突然变成“黑夜”。如似“世界末日”。阜宁县一位农村司机看到此情景立刻下车,到远处躲避……,随后他亲眼目睹自己的车被漩涡卷起,高高地抛出,坠落到附近的小河中……。

        这次江苏省盐城市龙卷风、冰雹等灾害性天气的袭击造成98人遇难,826人受伤。阜宁县倒塌损坏房屋800428104间,两所小学受损、损毁厂房8幢、毁坏大棚面积4.8万亩。射阳县房屋受损倒塌615户。

        201561日,“东方之星”大型游轮在长江航行时也因突发性龙卷风,使游轮翻船造成410人遇难,只有12人幸存的惨剧。

一、龙卷风是怎么回事?

    龙卷风是一种小范围,时间短促的剧烈旋风。是一种空气漩涡,四面八方的空气绕龙卷风中心快速旋转,受龙卷风中心气压极度减少的吸引,近地面几十米厚的一薄层空气内,气流从四面八方吸入涡旋的底部,并随即变为绕轴心向上的涡旋。龙卷风形成时地面上会出现旋转的沙尘和碎物,天空会出现强烈的连续旋转的漏斗状乌云(浓积雨云),风速比12级台风还要大五、六倍。但风的范围很小,一般直径只有25100米,只在极少数情况下,直径才会达到一公里以上。龙卷风从发生到消失只有几分钟,最多几个小时。龙卷风力很大,如195692日上海曾发生过一次龙卷风,它轻而易举地把一个22万斤重的大储油桶抛举到15米高的高空,再甩到120米以外的地方。

二、龙卷风是怎样形成的

    龙卷风常发生在夏季的强对流的雷雨天气。尤以午后和傍晚最为常见。但是由于它发生的时间短、面积小,一般不为人们所注意。发生龙卷风时近地面有明显的冷暖空气激烈交锋形成的浓积云层(又称雷雨云)如图(一)所示。IMG_20161226_061849.jpg

        积雨云上下温差相当悬殊,当地面温度300C时,到8000米高空气温已降至—300C。这样大的温差使冷气急剧下降,热空气迅速上升,因上下层空气对流速度过快而形成小漩涡,小漩涡逐渐扩大,加上激烈震荡就容易形成大漩涡,形成为袭击地面或海洋的风害。(见图二所示)龙卷风发生海面上犹如“龙吸水”的现象称为“水龙卷”。出现在陆地上则会扬卷尘土,卷走房屋,拔起大树,掀翻车辆,推毁建筑物等现象称为“陆龙卷”,它是严重的灾害性天气。具体来说,龙卷风的形成可分为四个阶段:

1大气层强烈不稳定,空气对流运动剧烈,生成浓厚的积雨云(即雷雨云)。这是因冷暖空气激烈交锋,暖空气被冷空气顶托、冲撞,而产生上升气流,从而形成积雨云【见图(二)】。IMG_20161226_061911.jpg

2由于与在垂直方向上速度和方向均有相切变的风相互作用(即上下气流剧烈冲撞)上升气流在对流层中部开始旋转,形成中尺度气旋。

3中尺度气旋向地面发展和向上伸展,变细变强,逐渐扩大,初生的龙卷(风)在气旋内部形成龙卷核心。

4龙卷核心中的旋转形成涡旋,发展到地面高度时,地面气压急剧下降,风速急剧上升,形成龙卷风。

三、什么地方、什么时间,容易生成龙卷风?

发生龙卷风的地方多为平原、丘陵、盆地、水面(大河、大湖和海洋)一带,山区少见。在气候上多发生在处于亚热带和暖温带的气候过渡地带。因为这些地带容易积聚不稳定能量。(冷空气交锋频繁,大气层不稳定性增强)山区的山体可阻挡空气对流的发生,故不易形成龙卷风。

在时间上,龙卷风多发生在夏季7月,其次是5月、6月和8月。

世界上发生龙卷风最为频繁的是美国。在美国它的破坏力往往超过地震,每年造成的死亡人数仅次于雷电,它的破坏力经常是毁灭性。如1999527日美国德克萨斯州中部,包括首府奥斯汀在内的四个县遭受特大龙卷风袭击,造成至少32人死亡,(因人口密度不大)数十人受伤。据报导,在离奥斯汀北部40英里賈雷尔镇,有50多所房屋倒塌,已有30多人在龙卷风中丧生。遭受破坏的地区长达1英里(约1.6公里)宽200码(约180米)。又如这一年530日下午四时在堪萨斯州北方上空有两块又黑又浓的积雨云合并在一起。15分钟以后在云层下端产生了旋涡,旋涡迅速增长,变成一根顶天立地的巨大风柱,在三个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为,所到之处人畜、建筑物无一幸免。但是最为奇怪的事,是发生在刚开始的时候,龙卷风旋涡横过一条河,遇上了一座峭壁,显然是无法超过这个障碍物,旋涡便折抽西进,那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥,龙卷风旋涡竟将它从石桥墩上“拔”起,把它扭了几扭,然后抛到水中。

在我国,根据中国天气网的统计,从1961年至2010年发生龙卷风最多的11个省中,江苏省居首。由于苏北地势低洼平坦,江河湖泊水网交织,又处于亚热带和暖温带的气候过渡地带,易积聚不稳定能量,有助于龙卷风的生成。根据江苏气象部门介绍:从1956年至2015年,共发生1070次龙卷风事件,平均每年都会有21.4次龙卷风发生。2016623日发生的龙卷风算是最严重的一次。数据表明,江苏省7月的龙卷风活动最强,占年龙卷风总数的39.3%,其次是6月和8月。

江西省记载的龙卷风,根据史料记载,清朝康熙二十七年(1688年)417日,武宁县记录到了龙卷风,史料上这样描述当时的情景:“烈风大作,官宦悉飘举空中,四周墙垣飞掷如乱蓬。幼者吹入云间,坠落瓦鲜。其残息尚存者皆昏迷不醒。”

清光绪十三年(1887年)623日:黄昏时分,南昌“黑风一道,疾卷而来,经过之处,屋宇尽扫,人宜压毙,死殊多。其中有一家砖瓦柱卷之过半,家中眷口十七人随风而去”。

新中国成立后,据气象专家不完全统计,仅从1949年到2000年,我省就有30多次龙卷风的记录,发生地点涉及多个设区市,从赣北到赣南都有记录。资料显示,地处我省吉泰盆地的泰和县出现龙卷风的频数较大,1973年、1990年和1996年都有龙卷风的记载。如:1973411日和425日:泰和县先后出现过龙卷风,尤其是411日遭受罕见的龙卷风袭击,造成247人伤亡,90%的电话中断,大樟树连根拔起,县城唐代所建阁楼中直径30余厘米、长4米的石柱被卷走27米远,直径1618厘米、长56米的木柱被卷至10余米远,工地有人悬空卷走约20米,损失极为严重。

上述我省有关龙卷风的记录都是来自史料或者是老百姓的口述。气象专家称,由于某种思维习惯,很多老百姓碰到大风,尤其是那种是以掀翻屋顶的狂风,便会说成是龙卷风。在没有监测系统佐证的前提下,气象部门无法给出答案。 

我省气象部门首次认定龙卷风是在2010720日发生在永修县八角岭垦殖场,当地居民罗先生第一时间用手机拍下龙卷风过程。

根据我省气象部门认定,江西省龙卷风出现的时间多为3月—8月,尤以68月的盛夏时节偏多。

南丰县尚无龙卷风出现的记载。

四、如何防范龙卷风?

1在家时,要远离门、窗和房屋的外围墙壁,躲到与龙卷风方向相反的墙壁或小房屋内,抱头蹲下。最安全的地方是地下室或半地下室。

2在电杆倒、房屋倒塌的紧急情况下,应及时切断电源,以防电击人体或引起火灾。

 3在野外遇龙卷风时,千万不要开车躲避,也不要在汽车内呆着,因为汽车对龙卷风几乎没有防御能力,应立即离开汽车,到低洼地躲避。

五、龙卷风能否提前预报?

    龙卷风时空尺度很小,平均只有几百米宽,最大也只有三四公里。在现有观测网络强度下很难精确发现,相对于监测龙卷风所需要的网络密度,现在的“多普勒”雷达站还相对稀少。因此对龙卷风最大风力及其影响程度的判断,多数是通过灾后调查来确定的。目前世界上只有美国和加拿大可以发布龙卷风预警,但也仅能提前几分钟到十几分钟。可见对龙卷风的监测及预报,目前还是世界性的难题。

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