飞沙走石:风灾与风暴的防范自救-认识龙卷风
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    龙卷风也叫龙卷,得名于我国的古老神话,龙卷风的发生形状与神话里在风浪中翻滚、腾云驾雾的东海蛟龙很相像。它还有很多形象的别名,如“龙吸水”、“龙摆尾”、“倒挂龙”等。

    龙卷风

    具有强大的大气涡流的龙卷风在自然界中仍然是保守着秘密的“自在之物”。在大自然中,研究这些可怕的自然现象,并不是一件容易的事,尽管过去对它们作过许多次的观测和研究。龙卷风形成于大雷雨云之中——在那里不同方向的温度的气流相撞,并在极大程度上促成了大气低层不稳定性的形成。根据气象学家的研究,产生龙卷风最重要的条件在于地球表面和在地球寒冷的干燥层附近上空存在着很厚的一层温润空气,在这种十分不稳定的环境条件下能够产生,而且是显然能够产生大量强大的率气涡流,这是形成龙卷风的原因。龙卷风的形成是这样开始的:

    当大气变成像“有层的烤饼”时,里面很快形成暴雨云——大量的已变暖的温润空气朝上急速移动,与此同时,附近区域的气流迅速下降,形成了巨大的漩涡。在漩涡里,温润的气流沿着螺旋线向上飞速移动,这样就产生了旋风。极大的回旋速度产生强大的离心力,内部形成一个稀薄的空间,空气在里面迅速变冷,水蒸汽冷凝。这就是为什么人们观察到龙卷风像雾气沉沉的云柱的原因。

    由于龙卷风中心压力急剧下降,所以它在猛袭房屋时,屋中的玻璃全要向外掉落——这就是被屋内空气挤压的结果。正是由于这个原因,所以当房屋处于托那陀暴风中心时,房屋的屋顶常常被里面的压力掀掉。

    龙卷柱里的风速到底有多大?

    气象学家们还没有直接用仪器测量过。暂时他们还是间接地算出的——根据龙卷风在经过的区域内作的“功”来推算。计算表明,猛烈旋转的龙卷柱风速可能超过100米/秒。

    如果人们记得的话,就是使整个区域遭到毁灭的飓风,风速也不过50—60米/秒,所以不难想象龙卷风的破坏程度。

    一个英国的气象站主任阿·谢顿认为,很难得到这种旋风的准确的风速数据,因为无论哪一种现代化仪器,处于它经过的中心都不能免遭破坏,因此,根据它造成的破坏程度推算出150米/秒的速度是比较合理的结论。他甚至假定在异常强烈的托那陀暴风中风速可达到250米/秒。

    现在我们不再去议论是否有如此骇人听闻的风速,因为这毕竟是假定。但估计风速达到90—100米/秒,则是有充分根据的(龙卷风中的垂直气流就是以这么大的速度移动的)。为了进行比较,我们知道,人在空气中的坠落速度不超过56米/秒,跳伞运动员在降落伞未张开时,就是这样坠落的。托那陀暴风的上升气流,差不多是这个速度的2倍。凶此,它能轻而易举地把人、牲畜、房屋以及连根拔起的大树抬向空中,是毫不奇怪的。

    如果龙卷风的速度在某一时刻达到150—200米/秒,那么,它掀翻铁路上的列车,把几百千克重的东西带到很远的地方,就不是不可思议的。

    在这种情况下,即使不大的木片,甚至羽毛和纤细的植物茎都会变成极其危险的东西,因为这些东西得到极大的速度,就可能使人受伤致残。而树枝、树干在龙卷风中更会成为有破坏力的器具。

    龙卷风还带来了许多奇怪的、骤然看来是不可解释的东西。难怪《美国的托那陀暴风》一书的作者德·弗洛尔在大量地观察这种离奇的自然现象之后指出:“不管这些充足的材料可靠性如何,但这种离奇的自然现象所显示出来的如此玄妙的程度,使你不得不相信这一切。”

    龙卷风的分类

    1.按发生位置分类

    龙卷风一般被分为漏斗云向下伸展触及地面的陆龙卷、漏斗云向下伸展至水面的水龙卷(至海面的又称海龙卷)和漏斗云向下伸展而悬挂在高空的高空漏斗云这三类。

    也有人主张应把高空漏斗云除外。

    2.按强度分类

    一般可分为三类:微弱龙卷风,强烈龙卷风和剧烈龙卷风。

    (1)微弱龙卷风

    微弱龙卷风的风速一般在18—25米/秒之间。典型的微弱龙卷风只有一个长而狭小的漏斗云,其倒圆锥状的漏斗云底端并没有接触到地面,垂直风速也不强,在轴中心处垂直风速达到最大,这是最常被发现的龙卷风。如果周围有雨幕产生,说明此龙卷风快结束了。

    (2)强烈龙卷风

    强烈龙卷风通常有一很明显的柱状漏斗云,涡旋也很强,所以地面会有剧烈的天气现象。其最大垂直风速并不是在轴心上,而是环绕在圆柱的边界上,向轴心慢慢递减,这一点和微弱龙卷风是不同的。

    (3)剧烈龙卷风

    剧烈龙卷风中心有一个清楚的环形平静区域,很类似于台风眼,其内部是一个非常强的低压。当龙卷风眼经过某一地区时,周围空气为了适应压力的突然改变而产生快速的下沉气流。在龙卷风内,地面的气流是向外辐散的,它在地面碰到向内辐合到中心的气流,两者结合而又转向,变成向上类似微弱龙卷风的上升气流且环绕在龙卷风眼旁。由于气流是往各个方向移动,所以一般会有好几个漏斗云出现,而这几个漏斗云也常环绕着龙卷风眼旋转。

    3.按形状和形态分类

    一般按形状可分为三类:浓密状龙卷风、松散状龙卷风和派生龙卷风。浓密状龙卷风都有一个轮廓鲜明、稳定、浓密的底部,并有一个直径很小但很长的管子,这个管子多数是垂直向下的。根据这种龙卷风的长度和宽度,又可分为两大类:一是蛇形状、绳状或鞭子状;二是漏斗、树干或柱状。松散状龙卷风则是轮廓模糊不清,形状松散。

    派生龙卷风是在龙卷风周围又派生出各式小的龙卷风。另外,按龙卷风发生时的形态可将其分为下曳龙卷风和上升龙卷风。下曳龙卷风是积雨云与中心之间的气压差距递增,造成气流向下曳出,也可称为喷出型龙卷风。上升龙卷风是龙卷风中上升的气流,宛如吸尘器吸入地面上的各种物质,也可称为吸进型龙卷风。

    龙卷风产生的条件

    龙卷风的发生有三个必要条件:

    湿润的空气必须非常不稳定,在不稳定空气中必须形成塔状积雨云,高空风必须与低空风方向相反,从而产生风切变将上升的空气移走。

    这些条件都很常见,三者齐备并非难事。三个条件同时出现并不意味着龙卷风一定会来临,但至少说明龙卷风有可能发生。

    潮湿地面的强烈但不均匀的受热会使空气变得不稳定。空气因与地面的接触而升温,水汽蒸发到空气中。温暖湿润的空气膨胀,上升,绝热冷却。温度的下降造成部分水汽凝结,释放出潜热,使空气保持不稳定的状态。在温带气候中,夏季的雷暴就是这样形成的。在热带和亚热带地区,这样的风暴更为普遍,规模通常也更大。

    由于这类风暴是由地表受热所引起的空气不稳定造成的,所以它们最有可能出现的时间是在傍晚前后,因为这时的地面已经受热几个小时,但还没有开始冷却。在美国,龙卷风的数量在5—9月间达到顶峰。2/3的龙卷风发生在下午2—8点之间,大约1/4发生在下午4—6点之间。发生龙卷风可能性最小的时间是在空气最稳定的黎明时分。

    这说明很多龙卷风是由单个的雷暴引起的。

    在任意时刻,全世界大约有2000场雷暴同时发生。一天内的雷暴数量约为4.5万场。不过,并不是所有的雷暴都是由地面的不均匀受热造成的。任何使湿润空气上升到凝结高度以上的因素都会导致其不稳定。在凝结高度,气温降到很低,水汽开始凝结,如果空气足够湿润,就会释放出大量潜热。越过海洋的气团在到达陆地时会变得很湿润。

    如果它因经过山地而被迫抬升的话,就会变得相当不稳定,以至于积雨云在其中形成。前进中密度较大的冷空气从下面切入湿润的暖空气,形成锋面,暴风云也可能出现于此。

    这种锋面暴风云可以融入飑线。与飑线有关的强风暴常常会引起龙卷风的爆发。

    气团终年运动,可强烈的锋面系统只出现在两个气团性质截然不同时。极地气团和冰洋气团与热带气团相遇而形成的锋面最为常见。

    这种情况发生在北美洲东部(冬季可扩大到墨西哥湾)、欧洲西北部和亚洲东部,冬季时也可见于地中海东部与里海之间的狭长地带。

    雷暴在一年中的任何时间都可能沿锋面形成,其中有一些强度足以引发龙卷风。这意味着虽然春夏是龙卷风的多发季节,秋季和冬季也会发生龙卷风。世界上的任何角落以及一年中的任何时刻对龙卷风都不是免疫的。

    龙卷风是否会形成取决于第三个必要因素。高空中必须要有风切变,才能使上升气流中通过对流上升的空气散去。锋面可以导致风切变,但通常完成这一“光荣任务”

    的是急流。急流随季节变化而移动,因而它在特定时间的位置为龙卷风最有可能发生的地点提供了线索。

    夏季,极地急流在五大湖所处的纬度横跨北美洲,从欧洲上空经过直到英国南部,接着穿过中亚。

    冬季,它更偏向南方,风速也快得多,大致沿加利福尼亚的南端与切萨皮克湾之间的连线跨越北美洲,在大西洋彼岸,它横跨撒哈拉沙漠,然后进入亚洲,直至印度次大陆北部。

    春秋两季,它在冬季和夏季的位置之间运动。不过,上述只是它的平均位置。从更短的时段来看,急流的方向和力度变化很大,偶尔还会短时间地彻底消失。

    所有这些因素共同构成一种模式。在存在高空风切变的条件下,潮湿的不稳定空气的强对流可以出现在几乎任何时间、任何地点,但在某些特定的时间和地点发生的可能性稍大一点。

    龙卷风的危害

    人们一直把龙卷风当作是“上帝的愤怒”,有一本关于龙卷风的书,名字就叫《上帝的愤怒:龙卷风》。

    有人说龙卷风看上去像煮沸的开水,或像一个恶魔鬼怪,或像一场激烈的战争。可见,龙卷风的危害巨大。

    天气预报人员可以对龙卷风的来临发布警报,但对其猛烈程度还无法准确预测,常常只能猜测。藤田龙卷风强度等级是将龙卷风按其速度以及所造成的破坏程度分成的等级。可是,只有在龙卷风过后,专业人员才能对它们造成的破坏进行估计,然后判断出它们的等级。

    所以,在龙卷风真正到来之前,没人能知道它们究竟会仅仅折断几根树枝,破坏一些烟囱,还是会将坚固的房屋夷为平地,把汽车像玩具一样抛到远处。

    造成危害与破坏的主要是龙卷风的风力、飞旋的碎屑、极低的中心气压。

    龙卷风的风速大约在100米/秒,最大可达200米/秒。当龙卷风猛烈地冲击房屋的一侧时,该侧所要承受的力量约为10吨。这样巨大的力量首先将房屋的这一侧击得粉碎。因此形成缺口使风的通路加宽。但是房屋并不仅仅在一个方向被风击中,由于龙卷风是旋转的,所以在它移动过程中,风不断地变换方向。这样,房屋在一瞬间粉身碎骨也就不足为奇了。

    龙卷风中飞旋的碎屑对财产造成的破坏不亚于直接的风吹,大多数的受伤者是由它们引起的。龙卷风的漏斗本身很狭窄,但围绕龙卷风核心旋转的风足以使它们所到之处一切都被破坏,从而形成大大小小的各种固体碎片。它们一开始在涡旋周围转动,在不稳定产生后,即碎片的动量超过向心力,碎片就向漏斗外飞散,每一片都沿涡旋的切线做直线运动。龙卷风在前进过程中,就像一支旋转的枪把碎屑向各个方向射出。碎屑通常很小,但运动高速,能量巨大,要比大的物体危险得多。龙卷风过后,我们经常可以看到这样的场景:一根松树棍穿透一块1厘米左右的钢板,一根细草茎刺穿一块厚木板,一张扑克牌竟像楔子一样,被深深地嵌入木头中。

    龙卷风内部的空气很稀薄,压力很低,就像一只巨大的吸尘器,能把沿途的一切都吸到它的“漏斗”

    里,直到旋风的势力减弱变小或随龙卷风内的下沉气流下沉时,再把吸来的东西抛下来。当它经过紧闭门窗的房屋附近时,能使房屋内外产生极大的气压差(内大外小),从而使房屋的屋顶和四壁受到一个由里向外的巨大作用力。这种突然施加的内力会把屋顶掀掉,四壁倒塌,犹如从内部发生了大爆炸一样。

    尽管不断提高的预报技术以及关于龙卷风发生时如何逃生的知识使死亡人数大大减少,但受伤人数和财产损失仍居高不下。在美国,龙卷风造成的财产损失呈逐年上升的趋势,龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。1999年5月27日,美国德克萨斯州中部,包括首府奥斯汀在内的4个县遭受特大龙卷风袭击,造成至少32人死亡,数十人受伤。据报道,在离奥斯汀市北部40英里的贾雷尔镇,有50多所房屋倒塌,30多人在龙卷风中丧生。

    遭到破坏的地区长达1.6千米,宽183米。这是继当年5月13日迈阿密市遭龙卷风袭击之后,美国又一遭受龙卷风袭击的地区。2008年2月5日深夜到6日凌晨,近70股龙卷风夹着雷暴袭击了美国南部多个州,造成至少55人死亡,数百人受伤,这是美国近23年内最为严重的龙卷风。遭遇袭击的地区包括肯塔基州、田纳西州、密西西比州和阿肯色州等。暴风雨来势迅猛,掀开购物中心的屋顶,撕裂仓库并且摧跨了校园宿舍楼。

    国际学者还普遍将破坏力最强的顶级龙卷风形象地称为“上帝之指”,比喻只有上帝搅动了手指,才能产生如此强悍的力量。2007年7月3日16时57分,上帝的手指似乎就在安徽东部小城天长搅动了一阵,20分钟时间里,一条宽约200米、长20公里的“恐怖之廊”

    出现在人们面前。此次龙卷风造成伤亡105人,其中7人死亡,98人受伤。龙卷风还导致700多间房屋倒塌,电力、通讯、水利设施和农田受损严重,直接经济损失3000余万元。同年8月18日夜间,受台风“圣帕”外围影响,浙江省温州市苍南县龙港镇遭到长8000米、宽800米的龙卷风袭击,造成11人死亡,60余人受伤,156间房屋倒塌。

    无处不在的龙卷风

    只要有产生龙卷风的必要条件,任何地方都有可能产生龙卷风。据统计,龙卷风主要发生在南北半球中纬度为20°—50°的地区。美国最多,一年平均出现1000多次。英国、新西兰、意大利、澳大利亚、日本等国次之。

    1.龙卷风在美洲

    北美大平原地区是地球上龙卷风生成最为有利的环境。根据报道统计显示,世界上有75%的龙卷风发生在美国,另有5%发生在加拿大。

    (1)美国

    美国遭遇的龙卷风远多于其他任何国家,被称为世界的“龙卷风之乡”。美国的俄克拉何马城又被称为世界的“龙卷风之都”。这是由于美国东邻大西洋,西靠太平洋,南面还有墨西哥湾,常常有大量的水汽从东、西、南面流向美国大陆。

    这个大气活动复杂的碗形地区被称为“龙卷风通道”。在这里,对流层低层常有来自墨西哥湾大量的暖湿空气,而中高层有翻越落基山脉的冷空气叠置于前者之上,形成了上冷下暖的热力结构,低层逆温层的阻挡使不稳定能量进一步积累,一旦受触发或抬升,特别是在高低空强垂直切变风场环境下,很有可能导致强对流天气爆发。美国龙卷风最多的是中西部地区,其中一半多发生在春季(4—6月)。7月份后明显减少,11月份发生严重龙卷风就很罕见了。不过,在年终也发生过龙卷风。如2000年12月16日,龙卷风袭击了美国阿拉巴马州,造成较大损失,4万多户家庭的供电中断。美国龙卷风的数量有的年份多,有的年份少。例如,1963年只有463次龙卷风,是比较少的一年;而在1992年,龙卷风的数量就非常多,为1297次;最糟糕的一年是1998年,发生龙卷风1424次。大多数年份的4月、5月和6月是美国所有州遭遇龙卷风袭击的高峰月份,一天几次龙卷风的情况时有发生。例如,1991年5月,共有龙卷风335次——平均每天超过10次;1992年6月,共有龙卷风399次——平均每天13次,这个月是20世纪发生龙卷风数量最多的月份。

    进入21世纪,美国的龙卷风也时有发生。如:2002年11月11—12日以及24日分别发生了66次、24次龙卷风。2008年2月5—6日,近70股龙卷风夹着雷暴出现在美国7个州,造成至少55人死亡,数百人受伤。

    (2)其他

    龙卷风在美洲的其他国家也有所发生。1973年,一次较弱的龙卷风袭击了阿根廷的圣胡斯托,只持续了3秒钟,但就这一瞬间,造成60人死亡,300多人受伤。1984年10月9日,龙卷风袭击了巴西的马尔维亚,大约10人死亡。1987年7月31日,发生在加拿大阿尔伯达省埃德蒙顿的5次龙卷风袭击了一个拖车式活动房屋停车场以及附近的一个工业中心。

    2.龙卷风在欧洲

    龙卷风在欧洲远没有在美国那样常见,而且与大洋彼岸美国的龙卷风相比,发生在欧洲的龙卷风比较温和。据估计,英国在大多数年份的龙卷风数量大约30—60次。

    一项历时25年的研究表明,意大利平均每年发生10次龙卷风。在一年中的任何时间,欧洲都有可能发生龙卷风。一些最猛烈的龙卷风出现在冬季,其发生并无规律可循。

    在英国,可能导致龙卷风的天气条件平均每年出现15天。在这些日子里,龙卷风可能会形成,也可能不会,还有可能发生龙卷风爆发现象。

    3.龙卷风在非洲

    龙卷风在非洲比较罕见,但也并非没有。1977年5月20日,乍得的蒙杜遭遇到一次龙卷风,造成13人死亡,100人受伤。

    在非洲,常出现飑线、尘暴和旋风。

    在撒哈拉沙漠以南的西非国家,一种被当地称为“龙卷风”的风比较常见。它实际上是飑线,会导致强雷暴。飑是一种突然发生的持续时间短促的强风现象。飑与排列成带状的雷暴群同时出现,形成一条强烈的对流天气带,成为飑线。在更加干旱的地区,尘暴很普遍。规模最大的尘暴叫哈布尘暴,是一种旋风造成的。它们卷着大量尘埃,所向披靡,但比起龙卷风还是温和得多。

    4.龙卷风在亚洲

    龙卷风在亚洲多有发生。在春季和秋季的气旋季节里,濒临孟加拉湾的孟加拉国以及印度的西孟加拉邦和奥里萨邦是与美国龙卷通道一样危险的地方。

    龙卷风在我国

    我国位于世界上最大的季风区,空气条件不同于北美,没有明显的上干冷、下暖湿的结构,逆温层(“盖子”)也很少见,高低空垂直风切变也不是很强。我国夏季多暴雨,湿层深厚,低空急流常导致辐合上升,所以出现大范围龙卷风的概率较小。但一些中小规模的龙卷风时有发生,主要分布在华东地区的山东、江苏、安徽、上海、浙江和中南地区的湖北、广东等省市。南海和台湾周边海域常常出现水龙卷。

    2007年7月29日上午,台湾台东县兰屿海域出现一次水龙卷,气旋不断上吸海水,海面上形成大片水花。水柱向陆地方向移动后在山头消失。此次水龙卷持续8分钟,没有造成伤害。2008年5月6日下午,发生在广东雷州市一次龙卷风袭击,造成160多人受伤,70多间民居屋顶被损坏。一农妇被卷起4米多高,2吨重的拖拉机被卷离原地10多米。

    我国北方地区也出现过龙卷风。

    如1987年7月31日,黑龙江省的一次龙卷风,破坏范围很大,波及14座城市,至少16人死亡,400多人受伤。2008年5月23日晚,黑龙江省哈尔滨五常市部分乡镇遭受龙卷风、冰雹袭击,造成1人死亡,36人受伤(其中重伤16人)。

    2006年1月5日,西安在入冬后出现了一股龙卷风,一个烟囱排放的蒸汽盘旋着冲入空中,来势汹汹的黑云团,气势非常壮观。2007年8月8日,吉林伊通县遭受龙卷风袭击,死亡2人,受伤68人,房屋倒塌近600间。

    我国出现龙卷风的相对次数虽少,但都集中发生在某些局部地区,造成的破坏仍是很严重的。

    2007年7月3日下午,在安徽天长和江苏高邮部分地区出现一次罕见的龙卷风袭击,两地共有14人死亡,110人受伤,数千间房屋倒塌,500多人被紧急疏散。同年9月6日傍晚,江苏高邮市西部高邮湖心,龙卷风引发了罕见的千米高黑色“龙吸水”现象。发生龙卷风时,高邮湖上船只不多,而且基本上都在岸边活动,所以这一次的龙卷风没有造成明显事故。

    21世纪以来,高邮几乎每年夏天都有龙卷风光临,于是有人把高邮称作是中国的“龙卷风之乡”。

    专家分析,高邮多发龙卷风的原因主要是受高邮湖周边的地形以及东路冷空气影响。

    我国出现龙卷风的季节多集中龙卷风和台风的区别与联系在5—9月份,出现的时间也一般是在午后到傍晚。我国龙卷风发生最多的地区在长江三角洲,主要是由于地理和气候条件的原因形成的,“三角洲”地区的龙卷风灾情在国内也是最严重的。上海地处“长三角”

    东端,历史上是龙卷风频发地区。

    据专家统计,1951—1982年,我国台湾共发生47次龙卷风,分为飑线龙卷风、台风龙卷风和暖区龙卷风。1971年4月2日14时,台湾大部地区出现的飑线龙卷风,使香蕉倒折近半。1977年7月25日9时,“塞洛玛”台风在高雄市登陆,台风右前方出现台风龙卷风,使高压电塔被吹折,高雄港的起重机被毁坏。

    龙卷风和台风的区别与联系

    台风是风灾的元凶,由赤道海洋附近的热带气旋形成。按照国际标准,热带气旋家族中有热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风。强度最大的是台风,是指发生在西北太平洋和南海海域的中心附近风力达到12级或以上的、强度最大的热带气旋。发生在东太平洋和大西洋海域的被习惯地称为飓风。无论从范围、威力还是对人类影响等方面,台风都是最强大的热带气旋,是热带气旋家族中的“大哥大”。一个台风的平均能量相当于1—50万颗美军1944年向日本广岛投掷的原子弹。台风常带来暴雨,可在几小时内将上亿吨甚至20多亿吨的雨水倾泻到局部地区(海面、海岛或陆地)。

    台风能引起如此大的暴雨,可称得上是空中水库。它登陆后所产生的暴雨能引起山洪爆发或使大型水库崩塌,形成巨大洪涝灾害,从而造成惨重的人员伤亡和财产损失。

    龙卷风则是由强烈的气旋形成,一般呈低气压,里面空气非常稀薄,仿佛一根真空管子,具有强大的上吸力,能将途中物件吸卷而行,势如“蛟龙吸水”。虽然一个龙卷风的能量只有一颗原子弹的百分或千分之一,但因它只集中在100米左右宽的狭小区域中,便具有了摧毁性的破坏力。强度较高的陆龙卷能将整个村镇夷平,水龙卷能将万吨巨轮吸起、翻沉。龙卷风的风速赛过台风,但每股风的寿命不过几分钟到几十分钟,最多也只有几个小时。

    台风常可引起龙卷风的发生。

    除了台风自身的强大风力造成巨大损失外,台风引起的龙卷风也会造成巨大的损失。1989年第23号台风在浙江温岭登陆,其右前方对流带中频发龙卷风,袭击了江苏11个县。在美国,约有半数以上的飓风登陆后有可能诱发龙卷风。

    认识海龙卷

    在海面上出现的龙卷风叫做海龙卷。由于空中积雨云内低气压泡的作用,海龙卷可在海面卷起巨大的水柱,高达数米或数十米。

    海龙卷的直径一般比陆龙卷略小,但强度较大,维持时间较长,在海上往往成群出现。

    1.海龙卷的产生条件

    任何事物的产生与发展都有必备的条件,海龙卷的发生也不例外。

    首先,空气必须具有高温、高湿。

    温度高低反映其热能的大小,空气湿度大,一旦发生凝结现象,大量的潜热就释放出来,变成动能、位能。

    其次,要有旺盛的积雨云。

    积雨云是强对流的产物,在强对流运动中易形成涡环。

    第三,上升气流和下沉气流间的切变要大。

    要想形成强切变,就要求两股气流的方向相反,且各自的速度要快。

    2.海龙卷的几种常见类型

    母龙卷气旋:母龙卷气旋是海龙卷中最成熟的龙卷风,由多个龙卷气旋组成,作用范围在10—20千米之间,威力强大,占各种海龙卷之首。

    龙卷气旋:龙卷气旋由各个龙卷涡旋组成,作用范围在3—10千米之间。

    龙卷涡旋:龙卷涡旋也称小龙卷气旋,是由多个龙卷漏斗组成,作用在1—3千米的范围内。

    龙卷漏斗:龙卷漏斗即通常所见的漏斗云,它的作用范围约为300米,一个漏斗云内,有2—3个以上的吸管涡旋,所以也称母涡旋。

    吸管涡旋:吸管涡旋是海龙卷家族中最年轻的一位,它的作用范围一般不超过30米,但其破坏力却是各种海龙卷中最大的,有时比台风的威力还大。这主要是由于吸管涡旋的涡旋轴范围小,气压梯度特别大,压力差可达20百帕以上,是台风内部平均气压差的几百倍甚至上千倍,因此,吸管涡旋的内部风速极大,一般在100米1秒以上,比台风大几倍,所经之处常能造成严重灾害。

    龙卷风为何多发于夏季

    强度足以使上升气流一路穿过对流层顶进入平流层底部的单个风暴在夏季比在冬季更为频繁。这是因为它们需要具备强烈的地面热量和充足的水分才能形成。

    热带气旋的发生季节从夏末开始,一直延续到秋季。如果在大范围区域内海面温度低于27℃,热带气旋则无法形成。在春末和夏季,海水温度升高,但只有到夏末,其温度才足以使对流风暴发展成热带气旋。同时还需要有高空风切变使上升的空气散开。然后,强对流导致产生塔状积雨云,云中形成超级单体。这样形成的风暴常引发龙卷风。所以,两个因素造成龙卷风在夏季比在其他季节更为频繁。

    热带气旋虽然形成于热带地区,但经常向较高纬度移动。龙卷风在热带气旋通常行进的路线上要比热带气旋处于其他地方时更加频发。

    在急流下也会发生龙卷风。急流的位置时常变化,但在夏日里,它的方位表明龙卷风可能在那里出现。快速移动的锋面也会造成龙卷风暴沿飑线生成。锋面运动的速度是发生龙卷风可能性的最佳标示,因为冷空气前进的速度越快,它前方的暖空气被迫抬升得越快,而暖空气上升得越快,就会变得越不稳定。

    然而,这些都是非常泛泛的表现。在任何条件具备的地方,龙卷风都有可能出现,可这并不意味着龙卷风一定会发生。现在,气象学家们经常可以对龙卷风做出预测,但前提是必须要有作为它们母体的中气旋存在。而且,由于龙卷风的生命史很短,所以当人们得到警报时,危险已经近在咫尺了。

    龙卷风来去倏忽,其活动往往出人意料,科学家们难以对其做出完整的解释。

    历史上的重大龙卷风灾害

    美国历史上10次强龙卷风;纳奇兹龙卷风1840年5月7日,死亡317人,受伤109人。它席卷了康科迪亚教区、路易斯安那,以及亚当斯县、密西西比。圣路易斯龙卷风1896年5月27日死亡255人,受伤1000多人。它发生在圣路易斯。

    沿河的建筑全部被毁掉,只有少部分钢梁大桥存留了下来。新里士满龙卷风1899年6月23日死亡117人,受伤200多人。超过300多个大厦被毁坏,人们甚至在龙卷风周围发现了一个被大风不知道从哪里刮来的重达3000磅的保险柜。龙卷风1908年6月24日死亡143人,受伤770人。它一路狂奔从路易斯安那到密西西比。据资料记载,Amite/Pine/Purvis龙卷风约有2英里宽。三州龙卷风1925年3月18日死亡695人,受伤2027人,财产损失4000多万美元。它在美国三州上空肆虐长达3个小时,速度和路程都在龙卷风史上创下了纪录。所到之处上万个房屋被毁,当时情形惨不忍睹。

    图珀洛龙卷风1936年4月5日死亡216人,受伤700多人。它毁掉了上百座房屋和家庭。盖恩斯维尔龙卷风1936年4月6日死亡203人,受伤1600多人。它破坏了750座房屋,并造成了火灾,70名工人死亡。

    伍德沃德龙卷风1947年4月9日死亡181人,受伤970人。它发生在德克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的多个地区。韦科龙卷风1953年5月11日死亡114人,受伤597人。它一共摧毁了200多个商业建筑和400多个民宅,其中包括1个6层楼高的家具卖场。弗林特龙卷风1953年6月8日死亡115人,受伤844人。它来自于密歇根州,毁坏了科尔德沃特路两旁所有的民宅。

    至少20个家庭在此次灾难中遭到灭顶之灾。

    美国历史上10大龙卷风爆发名称时间概况不解之谜1884年2月19日龙卷风数60次,估计死亡人数182—1200人,经济损失300多万美元。圣路易斯大龙卷风1886年3月27日龙卷风数18次,死亡306人,经济损失1500多万美元路易斯安那龙卷风1908年4月24—25日龙卷风数18次,死亡310人,经济损失100万美元以上。复活节日龙卷风1913年3月23日龙卷风数8次,死亡人数181人,经济损失400多万美元。我国15次强龙卷风时间地点灾情,1956年9月24日上海市杨浦区死亡56人,伤490人,5人下落不明。龙卷风将一只空储油桶“拎”

    到10多米高的空中,甩到100多米外的地方。1969年8月29日河北省霸县死亡98人,重伤240人,轻伤523人。有1400多间房屋倒塌,其中有1106间全部夷为平地,25%大田作物受灾。并毁坏车辆、砸死牲畜、折断树木。1980年8月24日河南省固始县死亡48人,伤367人,刮毁房屋24307间,其中倒3628间,砸毁农机具11613件,损坏家具37204件,刮断树木16.2万余棵,损失粮食1335吨。1983年7月1日江苏省海安等3县死亡23人,伤1291人,倒房8000余间。龙卷风风力达12级以上,伴有暴雨,所到之处,墙倒房塌,人畜伤亡,大树连根拔起,农作物倒伏,广播、电话、输电线路中断,数处村庄夷为平地。1986年7月11日上海市南汇等3县死亡24人,伤554人,损毁房屋4800余间,倒电线杆500余根,直接经济损失达1840万元。

    1987年3月6日上海市松江等3地区死亡3人,伤60余人,倒塌房间400余间,直接经济损失90多万元,是上海出现龙卷风较早的一次。

    1987年8月26—27日山东省济南等6县市死亡53人,伤874人,重伤307人,损毁房间7000余间,全省作物倒伏1.77万公顷,刮倒树木20余万棵。1989年4月27日湖南省汨罗市死亡15人,伤401人,重伤69人,损毁房屋1433间,直接经济损失达1564万元。1990年4月9日广东省阳江等2县市死亡18人,失踪10人,伤225人,倒塌房屋568间,损坏8724间,翻船19艘,损坏75艘,倒、断电线杆971根,损坏水利工程343宗。直接经济损失1000多万元。

    1990年5月29日黑龙江省拜泉等2县死亡6人,伤41人,倒塌房屋2133间,受灾1038户,受灾农田3700多公顷,直接经济损失1400多万元。2003年7月8日安徽省无为县死亡16人,伤162人,倒塌房屋1072间,受灾农田2000多亩。

    2005年7月10日江苏省高邮市170多户农户380间房屋受损,5户房屋倒塌;1.5万多亩直播水稻受水淹,全部绝收;2万多亩湖桑、4万多亩其他类水稻、5.1万多亩棉花、1.3万多亩经济作物严重受水淹,直接经济损失达860万元。2005年7月30日安徽省灵璧县死亡15人,伤37人。该县工业园区一厂房在龙卷风中发生倒塌,当场造成8人死亡。

    2006年7月3日江苏省大丰市死亡3人,伤27人,刮倒房屋114间。

    龙卷风从大丰市新丰镇仁北村刮起,仅2分钟不到的时间便横行近10公里。2007年7月3日江苏省高邮市死亡14人,伤110人,倒塌房屋数千间。持续时间约1小时,为当地50年来罕见的特大龙卷风。

    最具典型性的龙卷风灾难

    1936年4月2—6日,强劲的龙卷风在美国南部的6个州一扫而过,造成了非常严重的破坏。受灾最严重的地区是佛罗里达州的盖恩斯维尔市,其他受灾比较严重的地区有密西西比州、佐治亚州、亚拉巴马州、田纳西州、阿肯色州的许多大中城市。

    杰克·莉雅是住在亚拉巴马州哥尔多市的一位67岁的老人。在她看来,这场龙卷风是她一生当中所经历的最罕见、也最令人恐惧的事件。

    4月2日上午8点45分,杰克·莉雅还没有起床,而她那幢有着4个房间的房子光线仍然是暗得可怕。

    在屋子外面,一股强烈的风暴卷着团团乌云以极快的速度赫然而至。杰克·莉雅翻了翻身打算再睡一会儿。

    可是没过几分钟,她突然听见好像大炮射出炮弹的轰鸣声,随之而来的就是一阵呼啸而过的大风,把她家的房项给刮飞了。她一下子从床上跳了起来,这时已经开始从房顶落下许多碎片,而且这些碎片像暴雨般地打在她的身上。杰克·莉雅虽然没有受伤,但是却由于受到惊吓一下子趴在床上。接着天上便下起了倾盆大雨,杰克·莉雅很快就浑身湿透了。这便是美国南部各州历史上最严重的一场龙卷风灾害开始时的情景。

    龙卷风以每小时145千米的速度席卷了佐治亚州的科黛拉市,3个街区的建筑物瞬间就被龙卷风夷平。接着,巨大的龙卷风从北卡罗来纳州的绿菠萝市疾驰而过,对这个州进行了猛烈的袭击。但是,这才仅仅是个序曲。4天之后,漏斗形的龙卷风卷着乌云,以摧枯拉朽之势横扫南部的十几座城市。

    4月6日,密西西比州的土背罗市也遭到了龙卷风的严重破坏,15个街区的居民住房被龙卷风彻底摧毁。

    由于龙卷风是夜间袭来的,当时城市中的很多人都在沉睡之中。

    龙卷风就好像老鹰叼小鸡一样把路上的行人和小汽车卷向了天空,然后又重重地扔在了其他的地方。自来水管被折断,消防龙头被沙土掩埋,以至于最后当大火燃烧起来的时候,人们找不到水来灭火。

    上百名受伤的人被送到了一家小医院,但是那里和全城一样也处于停电状态,到处都是一片黑暗。

    医生和护士把就近的办公大楼临时改为了病房,他们用随身携带的手电筒照明,为受伤的人进行伤口包扎和手术治疗。

    从睡梦中惊醒的人们,立即从家中逃出,以免房屋倒塌被砸死砸伤。然而在大街上,他们还是没有逃脱龙卷风的袭击,许多人由于来不及躲避最后被龙卷风卷走。

    当时有一个人看见百米之外有一股旋风向他们一家人呼啸而来,便急中生智,搬开身边一个下水道盖子,把他的妻子和孩子迅速放了下去,并且在那股旋风到来之前自己也跳了进去。

    有一位妇女被困在自己倒塌了的家中,于是她抱起自己的宠物——一只金丝雀躲进了一台没有启动的冰箱里。后来当这位妇女和那只金丝雀被救出来的时候都快要闷死了。

    盖恩斯维尔市闹市区的绝大多数公司的厂房在这场龙卷风灾难中都受到了不同程度的毁坏,而唯一没有受到损坏的就是那座刚刚建成的邮政局大楼。

    古老而庄严的南方大厦也被彻底摧毁,该市唯一的洗礼会教堂被掀去屋顶,帕尔默五金商店倒塌的时候有5个人被埋而丧生。全城有630座公共建筑和14座居民楼被毁坏,其中33座大楼被夷为平地。

    后来,根据有关方面提供的消息说,这次龙卷风在盖恩斯维尔市所造成的经济损失高达750万美元。

    各州加起来有421人死亡,2000多人受伤,全部经济损失大约为2500万美元。

    龙卷风趣话

    1.龙卷风造成的奇怪现象

    由于龙卷风有巨大的吸卷力,常把海中的鱼类、粮仓里的粮食、地上的金属片等东西吸卷到高空,然后再随暴雨降落到地面,于是就有了“鱼雨”、“谷雨”、“豆雨”、“血雨”甚至“钱雨”等奇怪的事情发生。

    1925年3月18日,就在袭击美国三州的龙卷风经过密西西比河的时候,龙卷风造成的风带分开了这条河流。在伊利诺伊州的河岸下起了“鱼雨”。

    1980年7月,中国上海市奉贤桥头乡,正在耕作的一位老农被龙卷风吸上空中,却在不久后安全着地。

    2000年7月13日午饭后,江苏省高邮市甘垛镇启南村农家女李大姐去田里除草。当时大约15点钟左右,突然风雨交加、天昏地暗。

    她便背向风雨蜷曲身子蹲在田埂,这时风力加大,刹那间,有一股力量将她掀上天空约30米高,此时她根本不敢看,紧闭着双眼仍蜷曲成一团,双手紧紧抓住带在头上的草帽。据她自己说,那时她感觉到了云里雾里似的,人没有了重量。不一会,她感到肩头疼痛,睁开眼一看,自己已经落在了300多米以外的水田里。等她赶回家,只见许多人家房屋全倒塌了,周围是四邻的哭救声。

    2004年7月14日16时左右,江苏省昆山市阳澄湖出现水龙卷,直径约30米,持续约20分钟。龙卷把湖面的杂物卷起,向东南移动,场面很是壮观。

    2007年9月6日傍晚,江苏省高邮市西部高邮湖湖心出现数十年未见的罕见场景,因为龙卷风而形成高达千米、水天相接的黑色水柱(俗称“龙吸水”),湖面水位顿时下降好几厘米!“龙吸水”持续约10分钟后消失,顿时大雨倾盆,天地间混沌一片。据目击者说,当日风和日丽,湖上也是风平浪静。

    可到了下午5点30分,忽然刮过一阵大风,天空随即乌云密布。又过了几分钟下起雨来,这时湖面西北角出现了两条因为大风而形成的水带。仅仅1分钟后,两条水带合二为一,形成一条更为“巨大”的黑龙,在湖面缓慢地“盘旋”,巨大的水柱呈“S”形,接近水面的部分为爆炸状,就像一朵巨型“蘑菇云”。

    而水柱的中间部分较窄,上部又变宽,好似漏斗一般。“黑龙”盘旋了近10分钟后消失,紧接着就是强降雨,天空也变得灰暗起来,天地间混沌一片。气象专家认为,此次龙卷风之所以呈黑色,是因为龙卷风搅动并卷起了部分湖底泥沙。

    龙卷风也有柔情的一面,在美国就发生过奇迹。2007年10月18日晚至19日早晨,美国中西部的密苏里、密歇根、华盛顿和佛罗里达等州突遭暴风雨和龙卷风袭击,房倒屋塌,大树被连根拔起,造成至少6人死亡。在密歇根州米灵顿镇,龙卷风在摧毁一座房屋后将屋内一名1岁大的婴儿卷到10多米高的空中,大风过后,邻居在房屋废墟中找到这个小家伙。经检查,婴儿除了一些擦伤并无大碍。

    相同的一幕在事隔几个月后再次上演。2008年2月5日深夜至6日凌晨,美国南方多个州遭受了近23年内最为严重的龙卷风袭击,其中田纳西州受灾最严重。在该州萨姆纳县,救援人员成功救了一名11个月大的男婴。他被吹至离寓所90米外,奇迹生还。他当时穿着T恤、尿布,静静地躺在草长及膝的荒野,被碎片与杂物包围。发现他的救援员开始还以为他是塑料娃娃,仔细观察后惊叫:“他还活着。”医疗人员说,男婴没有明显创伤,被人抱起后嚎哭起来,让大家舒了一口气。

    不管所发生的这些事情看起来如何离奇古怪,但肇事的罪魁祸首都是龙卷风。为什么龙卷风有时会席卷一切,而有时在龙卷风中心范围内的东西丝毫无损,很有点像位于台风眼内,平安无事。在北美,当龙卷风过后常可见到鸡的羽毛被拔得精光。但也有只拔去一侧的鸡毛,而另一侧却完好无损。这些龙卷风所带来的各种奇怪现象,还有待于科学家们的进一步研究探索。

    2.人造龙卷风发电

    龙卷风的直径一般在几米到几百米之间,持续时间短,仅为几分钟到几十分钟,但是其内部风速极快,含有巨大的能量,因此一些科学家设想是否能用人造龙卷风进行发电。

    有科学家根据龙卷风的形成原理研制了龙卷风模型。他们在一个塔型建筑的四周用条板间隔成方格形小窗,朝风的小窗打开,背风的小窗则关闭,风吹进塔后开始旋转,形成小龙卷风。在塔底装有螺旋形的风转叶轮。当人造小龙卷风将下方空气吸人塔内时,叶轮转动,推动发电机发电。

    还有科学家研究用太阳能制造龙卷风发电。他们建造一座面积很大的透明圆形大棚,棚顶是塑料膜,从棚的四周向中心逐渐升高,与中心烟筒状塔相连。当棚内空气被太阳加热后,流向筒状高塔。

    气流迅速带动塔中叶轮而发电,每小时发电功率可达70—100万千瓦。

    在许多新设计中,旋风型风力涡轮是很有前途的。在这种设计中,风吹入直立的圆筒,在它的内部旋转,形成旋涡,旋涡中心呈真空状态,从而迫使大量高速运动的风不断地吹过转子叶片,使叶片快速转动而发出电来。

    在广阔的海洋上空,由于太阳的照射,热空气上升,冷空气下沉,形成垂直方向的风。科学家设计了一种巨大的筒状物并让它飘浮在海洋上空。然后用人工方式引导气流在筒内上升下降,从而驱动涡轮机进行风力发电。这是一种利用人造龙卷风发电的新思路。

    人造龙卷风发电具有清洁、环保、储量大等优点,若能攻克技术难点,解决工程化问题,使成果得到推广应用,就有望部分解决能源短缺和因石化性能源引起的环境污染两大世界难题。这无疑是件很好的事情。

    3.天上掉馅饼

    人们经常用“天上掉馅饼”来比喻不可能发生的事情。但在神奇的自然界中,却真真切切的发生过这种“不可能”之事。

    东汉建武三十一年(公元55年),陈留郡(今河南开封一带)发生了一件趣闻:某天,天空突然乌云蔽日,天地变色,瞬时狂风大作,暴雨倾盆,天空骤然降落了大量黑色的谷子。人们奔走相告,奇闻不胫而走,传遍全国。当时科学不发达,人们都认为这是龙王爷的恩赐,纷纷顶礼膜拜。

    我国史料中还有很多关于“天上掉馅饼”的事例。

    明永乐十六年(公元1418年),同州、澄城、邰阳、朝邑雨谷及荞麦(见《明史·五行志》);明成化六年(公元1473年)湖广辖境应山县(今属湖北省)雨粟(见《明史·五行志》);明弘治六年(公元1493年),临晋(今山西临汾)雨虫如雪(见《明史·五行志》);明嘉靖四十一年(公元1562年),山东德州九龙庙雨鱼,大者数寸(见《明史·五行志》);清顺治三年(公元1647年5月),丘县雨麦。公元1656年2月,渭南雨米粟,平乐天雨荞麦。清嘉庆十四年冬(公元1816年),泰州雨箭(见《清史稿》);明弘治八年(公元1495年),安徽南部黟县雨豆,味不可食。明万历四十三年(公元1597年),湖北石首雨豆,大小不一,色杂色黑。

    清嘉庆十二年春(公元1808年),黄陂雨豆(见《明史·五行志》)。

    我国近代也发生过类似的事情。

    1979年春节,江苏省盐城附近的村子里忽然下起了“豆雨”,数不清的黑豆从天而降,劈里啪啦落了满地,人们不顾大雨如注,争相捡拾,多者拾得50多千克。

    1988年5月1日下午,湖南桐柏县喜彭庄村刮起7级大风,雷雨交加,半小时后,人们发现在一个小山坳里随雨落下无数只黑褐色的小蟾蜍。蟾蜍雨中心最稠密区,每平方米约有90—110只。雨后,这些小动物跳跃起落,向附近池塘移去。

    不仅我国有“天上下物”的趣闻,国外很多国家也发生过类似事情。

    19世纪初,在丹麦沿海落了一阵虾雨,足足有20分钟。

    1804年,西班牙沿海下了场“麦雨”。

    1830年9月底,在法国里昂城曾下过“青蛙雨”。

    1841年7月14日,英国下了一场“青蛙雨”。

    1856年3月,美国肯塔基州的上空洒下了成千上万支编织毛衣用的金属针,漫天飞舞,蔚为奇观。

    1859年2月9日上午11时,英国格拉摩根郡下了一阵大雨,雨中夹杂许多小鱼。

    1877年,在美国肯塔基州的一次降雨中,降下了成千上万条长3—5厘米长的小蛇。

    1881年5月28日,英国的乌斯特市在一场暴风雨中,落下了大量小螃蟹和玉黍螺。1890年,俄国普克土拉省下了一次奇怪的“布雨”。

    1940年夏的一个下午,俄罗斯的一个村庄里突然降下几千枚银币。

    而且,这些银币并不是当时流通的货币,而是伊凡第五代的货币。

    1946年10月25日,美国田纳西州的孟斐斯市在雨中洒下无数只青蛙。

    1949年10月20日早晨7—8点,在美国路易斯安那州马克斯维下过一次“鱼雨”,生物学家巴伊科夫还亲自收集了一大瓶制作标本。

    1949年,新西兰沿岸也曾下过一场鱼雨,几千条鱼从天而降。

    1960年,法国南部地中海沿岸的土伦地区,一天下午突然落了一场“蛙雨”,数千只青蛙从天而降,将看热闹的人砸得鼻青脸肿。

    1974年,澳大利亚北部山区,下了一场“鱼雨”,有1.5万多条鲈鱼随同暴雨一起降落。

    形形色色的怪雨,给人们增加了很多茶余饭后的话题。古时候,人们对自然的认识十分有限,一直以为这是上天的恩赐或惩罚,对其敬畏神明。随着科学的发展,怪雨之谜的谜底也浮出水面。原来这都是龙卷风耍的把戏。

    空气的急速流动有时会形成强烈的漩涡。漩涡里空气很稀薄,压力较小,对周围物体就产生很大的吸力。龙卷风就像是个调皮的孩子,一时兴起,就利用本身漩涡的力量,将甲地的东西卷上高空,带到乙处,哗啦哗啦地撒下来。

    西班牙小麦雨是因为龙卷风在北非摩洛哥玩耍时,顺手牵羊地“洗劫”了一个小麦仓库,这些小麦便随着风暴越过直布罗陀海峡,在西班牙沿海降落下来。

    金属针雨是肯塔基州一家生产织针的工厂在前一天被龙卷风摧毁,部分织针随雨降下。

    银币雨是由于古时贵族曾在俄罗斯下银币雨的村庄附近,埋下了许多银币。随着时间的流逝,地面被一点一点侵蚀,暴风雨把地表的泥土冲走,龙卷风便顺势把银币卷向天空,天女散花般地撒到这个小村庄。

    人们对各种怪雨津津乐道,殊不知,在龙卷风带来各种有趣怪雨的背后,是人们满身伤痛、家园残破的哀伤面容。因为龙卷风风力强劲,所到之处,掀房揭瓦,摧杆折线,将人们的血肉之躯硬生生压在断壁残垣之下,甚至一时兴起,将人高高抛到空中,然后再重重摔下,给人们的生命财产安全带来巨大损失。

    广大青少年朋友是社会发展的中坚力量,在汲取与龙卷风相关知识的同时,还要学会如何保护自己,救助他人。

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