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龙卷

自积雨云底部下垂的漏斗状云及其所伴随的非常强烈的旋风。它是一种破坏力最强的小尺度天气系统,又称龙卷风,由于漏斗云内气压很低,具有很强的吮吸作用,当漏斗云伸到陆地表面时,可把大量沙尘等吸到空中,形成尘柱,称陆龙卷;当它伸到海面时,能吸起高大水柱,称海龙卷(或水龙卷)(见彩图)。海龙卷一般较陆龙卷弱,水平范围也比陆龙卷小。历史上有关下降银币雨、青蛙雨、黄豆雨等的记载,都是龙卷将地面或水中的物体吸上天空,带到远处随雨降落所致。

1968年10月17日美国阿波罗7号飞船拍摄的飓风云图陆龙卷水龙卷

龙卷的直径约几米至几百米,平均为250米。移动距离一般为几百米至几公里,个别可达几十公里以上。龙卷的中心气压极低,一般比同高度四周低几十百帕,据估计,强龙卷中心附近的地面气压可低达 400百帕以下,极端情况可低达 200百帕。由于中心气压低,中心附近的气压梯度极大,因此风速和上升速度都很大。据估计,龙卷中心附近的风速一般约为每秒几十至一百米,极端情况可达150米/秒以上,最大上升速度可达每秒几十米甚至上百米。龙卷的旋转方向在北半球一般都是气旋式(逆时针)的,但也有少数呈反气旋式(顺时针)的。尽管人们早就知道龙卷生成在很强的热力不稳定的大气之中,但对其生成的物理机制,至今仍没有确切的了解。根据天气资料的分析,龙卷出现在一个尺度为几十公里左右的龙卷气旋之中。此龙卷气旋可延伸到相当高的高空,在地面龙卷出现之前半小时就已存在。探测发现,龙卷气旋常出现在强烈冷锋和飑线附近以及强风暴中,在台风外围的强烈不稳定区中有时也能见到。在龙卷气旋中,往往有几个尺度比它小的涡旋,称为龙卷涡旋,其中存在一个或几个可见的龙卷漏斗,在一个可见的龙卷漏斗中,还可存在一些更小的吸管涡旋,主要的灾害就是由这种吸管涡旋造成的。

就世界范围而言,龙卷主要发生在中纬度 (20°~50°)地区。美国是龙卷出现最多的国家,平均每年约出现 500次左右。澳大利亚、日本次之。在中国也可见到龙卷,每年春季和初夏,它常发生在华南、华东一带,南海和台湾海峡有时也出现水龙卷,出现时间大多在下午2点至8点。龙卷的巨大破坏力主要由三部分组成:

(1)风压极大,可将沿途的建筑物摧毁;

(2)建筑物与龙卷之间的巨大的气压梯度力,足以使建筑物由内向外爆炸;

(3)上升气流极强,能将上万吨的整节大车厢卷入空中,将上千吨的轮船由海面抛到岸上。如1925年3月18日美国出现的一次强龙卷,造成 689人死亡,1980人受伤;又如1967年3月26日上海地区出现的一次强龙卷,毁坏房屋一万余间,22座能承受两倍于12级大风风力的高压电线铁塔被拔起或扭折。龙卷还难以准确预报,但可以根据天气条件判断在某一地区产生龙卷的可能性,然后通过雷达监测,及时发出警报。