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龍捲風的成因

產生龍捲風的母體是巨型積雨雲,此種雲寬達數十公里,可上升到16公里高空。我們將鍋中的冷水加熱,即可以發現經過加熱的水會上 升,上層冷水會下降,而經陽光照射使地面溫度升高之後,也會產生同樣的對流現象。

  空中因此出現棉花塊般的白雲,這就是積雲,積雲繼續發展則形成積雨雲。 此時「潛熱」就發生重要作用。

  積雨雪內部因潛熱不斷加溫雲中空氣,因此產生強大的上升氣流。

在水面上形成的龍捲風→

 

  所謂「潛熱」 (latent heat)是水蒸氣變為液態水時釋出的熱能,例如攝氏25度,1公克水蒸氣變成同溫度的 液態水時,會釋出583卡潛熱。將手掌伸到沸騰水上方而感覺到會燙的熱度,就是水蒸氣變為白色小水滴時的潛熱。
  此積雨雲在與來自北方低溫乾燥的噴射氣流合流後更形壯大,於是形成更多的雲粒、雨滴和冰晶,又促使潛熱釋出造出更強大的上升氣流,其每秒速度有時還達數十公尺,因而在地面引起暴風、豪雨、下雹、雷電,帶來災害。如果積雨雲會旋轉則能延長壽命,可能成為巨型積雨雲。
  溫熱多濕的東南風,與順沿洛磯山脈南下西北風 的界線就是乾燥線。乾燥線顯現出波浪狀形態並在即將形成旋渦時,牆雲就由巨型積雨雲中出現而發生龍捲風。
  繼這項發現之後才產生我們在電影中看到的組織化「龍捲風搜尋者」,而他們也真的可說是龍捲風研究的先鋒。根據這些人的研究成果,我們將產生龍捲風 的巨型積雨雲稱為「超級氣囊」(super cell)以便劃分。



平原的威脅

  威力最強的龍捲風發生在中國和美國的開闊平原上,龍捲風的核心附近, 環繞的風速可達每小時480公里。



破壞痕跡

  龍捲風肆虐的地帶雖然狹窄,但是所經之處卻滿目瘡痍。

  例如:右上圖美國肯塔基的一個小鎮。在龍捲風過境之後,有些屋子幾乎片瓦不存。




 

水柱

  龍捲風不一定都發生 在陸地上,在水面形 成的龍捲風會造成水 柱。在穿過水面移往 陸地的時候,會損失 能量。龍捲風所形成 的水柱通常僅限於溫暖的季節,並發主於淺水區。


龍捲風紀實

**美國每年平均有 750 個龍捲風,最常發主在4到6月之間。

**旋轉極快的龍捲風通常會分成幾個較小的龍捲風。

**1981年11月,英國反常地爆發102個小龍捲風。


   我們一直無法明瞭龍捲風的結構,因為危險度極高而不易接近,又龍捲風是產生在巨型積雨雲下方,所以也無法由上空觀測。華曼等人利用都卜勒雷達取得的龍捲風反射強度水平分布圖十分類似颱風形態,不過颱風具有數百倍於龍捲風的規模,形態很像颱風。
  龍捲風中心的反射強度較弱,很像平靜晴朗的颱風眼,周圍是具有強烈反射波的甜甜圈型環狀,這是被中心強風欥散的砂土和破片,相當於颱風眼四周的巨型積雨雲群。環外的旋臂是由被巨型積雨雲輻合的周圍氣流吹動的砂土和破片形成,等於颱風的暴雨帶。

下曳龍捲風



  極盛期過後,上層積雨雲與中心之間的氣壓差加大,氣流便向下曳出,這是「下曳氣型(噴出型)」龍捲風。中心的下曳氣流碰撞地面後便向周圍擴散,並與被超級氣囊輻合的氣流相碰,為此在距離捲風中心數百公尺處形成甜甜圈型環狀上升氣流區。
  由龍捲風欥出的強風吹動飛揚的砂土和破片,還會被輻合於甜甜圈型環內並一起上升,此狀況常會形成巨型龍捲風。 經雷達觀測到的甜甜圈型環的強烈反射波, 可知道此龍捲風是下曳氣流型,同時知道它以秒速70公尺以上速度向左旋轉。
  龍捲風並非只發生在美國,中國大陸、東南 亞、印度、義大利等地均有龍捲風災害的報告。最近,鄰國日本也開始注意龍捲風和類似現象 的下曳猝爆(down bourst),空中速度4公里以上, 4公里以下則稱微爆micro-bourst)及其帶來的 災害。
  所謂「下曳猝爆」,是由已過極盛期之積雨雲產生的強烈下曳氣流撞碰地面後變成強風向四 周擴散的現象,很像龍捲風但旋轉範圍小於龍捲風,輻合和輻散則大於龍捲風。
   可能造成災害的局部性異常現象很多,例如威脅水上小艇的水龍捲(water-spout),戈壁沙漠、撒哈拉沙漠、塔克拉瑪干沙漠等地的小塵暴(dust devil)、大西洋上的颶風(hurricane)以及侵襲太平洋西岸的颱風(tyPhoon)等。


上升龍捲風



  超級氣囊成長到極盛期之前,龍捲風中的上升氣流就像吸塵器般吸進地面上的各種物質,這稱為「上升氣流型(吸進型)」。
  此時砂土、破片等集中於龍捲風下端,環繞龍捲風中心的空氣受離心力影響,中心氣壓因此下降。


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