龍捲風

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龍捲風,又稱龍捲捲風,是一種相當猛烈的天氣現象,由快速旋轉並造成直立中空管狀的氣流形成。龍捲風大小不一,但形狀一般都呈上大下小的漏斗狀,「漏斗」上接積雨雲(極少數情況下為積雲),下部一般與地面接觸並且常被塵土或碎片殘骸等包圍。

多數龍捲風直徑約75公尺,風速在每小時64公里至177公里之間,可橫掃數公里。還有一些龍捲風風速可超過每小時480公里,直徑達1.6公里以上,移動路徑超過100公里。[1][2][3]

雖然除南極洲外的每塊大陸有龍捲風,但美國遭受的龍捲風比任何國家或地區都多。[4]除此之外,龍捲風在加拿大南部、亞洲中南部和東部、南美洲中東部、非洲南部、歐洲西北部和東南部、澳大利亞西部和東南部以及紐西蘭等地區皆常出現。

台灣雖然龍捲風不多見,但根據氣象學者研究,嘉南因為平原地形,平均兩年會出現一次龍捲風。在2011年5月12日新北市新店區也發生過小龍捲風。2014年7月19日屏東縣里港發生過高達50公尺的水龍捲。

形成[編輯]

龍捲風往往來自於雷暴、超級單體、颮和颶風,許多龍捲風在中氣旋的末端出現。通常認為龍捲風在冷空氣穿過熱空氣層令暖空氣急速上升時產生。在雷達螢幕上,一個「鉤狀回波」往往代表了一個可能存在龍捲風的區域。

導致龍捲風出現的一種情況是,地面上的水吸熱變成水蒸氣上升到溫度較低的天空蒸汽層上層後,水蒸氣體積縮小比重增大,繼而下降。由於蒸汽層下面溫度高,下降過程中吸熱,再度上升,遇冷後再下降。在如此反覆的過程中,氣體分子逐漸縮小[何意?],最後集中在蒸汽層底層並在此形成低溫區。水蒸氣向低溫區集中,形成雲。雲團逐漸變大,雲內部上下雲團上下溫差越來越小,水蒸氣分子升降幅度越來越大,雲內部上下對流越來越激烈,而雲下氣體分子也不斷補充空間,導致大風的出現。由於與在垂直方向上速度和方向均有切變的風相互作用,上升氣流開始旋轉,形成氣旋。氣旋不斷增強並向地面延伸,出現雲柱。當雲柱到達地面高度時,地面風速急劇上升,龍捲風形成。[原創研究?]

分類[編輯]

龍捲風的分類包括但不限於:

真正的龍捲[編輯]

多漩渦龍捲[編輯]

多漩渦龍捲風指帶有兩股以上圍繞同一個中心旋轉的漩渦的龍捲風。多漩渦結構經常出現在劇烈的龍捲風上,並且這些小漩渦在主龍捲風經過的地區上往往會造成更大的破壞。[3][5]

水龍捲[編輯]

水龍捲(或稱海龍捲,英文:waterspout)可以簡單定義為水上龍捲風,但通常意思是指在水上的非超級單體龍捲風。世界各地的海洋和湖泊等都可能出現水龍捲。在美國,水龍捲通常發生在美國東南部海岸,尤其在佛羅里達州南部和墨西哥灣。水龍捲雖在定義上是龍捲風的一種,不過破壞性要比最強大的大草原龍捲風小,但它們仍然是很危險的。水龍捲能吹翻小船,毀壞船隻,當吹襲陸地時就有更大的破壞,並奪去生命。當水龍捲很可能產生或在海岸上已經看得見的時候,美國國家氣象局將會發出警告,或當水龍捲會向陸地移動時發出龍捲風警告。[3][6]

陸龍捲[編輯]

陸龍捲(英文:landspout,美國國家氣象局稱dust-tube tornado)用以描述一種和中尺度氣旋沒有關聯的龍捲風。陸龍捲和水龍捲有一些相同的特點,例如強度相對較弱、持續時間短、冷凝形成的漏斗雲較小且經常不接觸地面等。雖然強度相對較弱,但陸龍捲依然會帶來強風和嚴重破壞。

類似龍捲的現象[編輯]

陣風卷[編輯]

陣風卷(英文:gustnado)是一種和陣風鋒下擊暴流有關的小型垂直方向旋轉的氣流。由於它們嚴格來說和雲沒有關聯,所以就它們是否屬於龍捲風還存有爭議。當從雷暴中溢出的快速移動乾冷氣流流經溢出邊緣的靜止暖濕氣流時,會造成一種旋轉的效果(可用「滾軸雲」解釋),若低層的風切變夠強,這種旋轉就會水平(或傾斜)進行,並影響到地面,最終的結果就是陣風卷。[3][7]陣風卷的旋轉方向不固定,可順時針亦可逆時針。

塵卷[編輯]

美國南卡羅萊那州尊氏威爾市(Johnsonville)的塵卷

塵卷也是一種柱狀的垂直旋轉氣流,因此和龍捲風很像。然而,它們生成在晴朗的天氣下,並且絕大多數情況下比最弱的龍捲風還要弱。氣溫較高時,如果地面因高溫形成很強的上升氣流,並且此時有足夠的低層風切變,上升的熱氣流就可能做小範圍的氣旋運動,此時塵卷便會形成。塵卷之所以不屬於龍捲風是因為它們在晴朗的天氣條件下形成而且和雲沒有什麼聯繫。不過,它們偶爾也能引起大的破壞,尤其在乾燥地區。[8][9]

特點[編輯]

形態[編輯]

大多數龍捲風呈狹長的漏斗狀,幾十至幾公引寬,能捲起塵土碎片。不過,龍捲風仍然有多種形態。

接近1英里寬的「楔狀龍捲」,它襲擊了美國俄克拉何馬州賓格鎮(Binger)。
美國德克薩斯州的龍捲風

相對較小和較弱的陸龍捲看起來只是像一小片地上捲起來的塵土。雖然漏斗雲可能不會延伸到地面,但只要地面上相關聯的風擁有超過64公里每小時的風速,旋轉的氣流即可以被認為是一股龍捲風。巨型單漩渦龍捲風看起來像一個巨大的楔子插進地里,因而被稱作「楔狀龍捲」(wedge tornado、wedge)。這類龍捲風的漏斗雲很寬,就像一大塊烏雲,直徑比雲層底部到地面的距離還長。即使是有經驗的風暴觀測者也無法在遠處區分低垂的雲團和楔狀龍捲風。大型龍捲風多為楔狀龍捲但也不全是。[10]

多漩渦龍捲風可以呈現成一組旋風圍繞一個同一個中心旋轉,也可以完全被凝結水氣、塵土和碎片等掩蓋,呈單一漏斗狀。

在衰亡階段,龍捲風就像細長的管子或繩子,且常常彎曲扭轉得奇形怪狀。

除了這些形態外,龍捲風還可能完全被雨或塵土掩蓋。這樣的龍捲風特別危險,因為即使是經驗豐富的氣象學家也可能無法發現它們。

大小[編輯]

在美國,龍捲風的直徑平均有150米。[8]不過,龍捲風大小的變化幅度很大。勢力弱或勢力雖強但接近尾聲的龍捲風可能會非常細長,有時僅幾英尺寬。另一方面,楔狀的巨型龍捲的移動路經可以有1.6公里寬。[8]

外觀[編輯]

龍捲風的顏色多樣,取決於它們所處的環境。乾燥環境下生成的龍捲風幾乎是透明的,只是在旋風底部能看到旋轉的塵土和碎片。幾乎或完全不捲起碎片的漏斗雲是灰白色的。當經過水體變成水龍捲時,它們會變得非常白甚至呈藍色。移動緩慢的龍捲風由於捲起大量殘骸和泥土,顏色通常較深,並帶有被捲起物的顏色。例如,位於美國中央大平原上的龍捲風由於紅色土壤的緣故會變紅。[8]

1976年5月30日俄克拉何馬州沃里卡(Waurika)市龍捲風的兩張照片。兩張照片由兩位攝影師幾乎在同一時間拍攝。上面一張里,龍捲風順光,因而漏斗雲幾乎呈白色;下面一張里,照相機朝向相反方向,龍捲風逆光,陽光被雲層遮擋,漏斗雲看起來非常暗。[11]

光照條件對龍捲風的外觀也有大的影響。同一個龍捲風,逆光(即太陽光從龍捲風背後射下來)時會顯得非常暗,順光(即太陽光從觀察者背後射下來)時則會顯得比較灰或者非常的白。日落時的龍捲風可以有很多種顏色,如黃、橙和粉紅。[12]

雷暴的狂風吹起來的塵埃、暴雨和強冰雹以及夜色都是減少龍捲風可見度的因素。在這種情形下產生的龍捲風尤其危險,因為此時即將被龍捲風襲擊的區域的人們只能靠氣象雷達觀測或者龍捲風前進時發出的聲音才能知曉龍捲風的到來。幸運的是,大多數大的龍捲風都發生在風暴的無雨區,而且大多數龍捲風發生在黃昏時間,這樣即使雲層很厚太陽光也可以穿過。[13]此外,夜間發生的龍捲風也常常會被頻繁的閃電照亮。

包括車載都卜勒移動雷達圖像和目擊者報告在內的越來越多的證據表明,龍捲風中心和颱風熱帶氣旋的中心一樣,都比較晴朗、平靜且氣壓極低。這一區域晴朗(也可能充滿塵埃),風力相對柔和,由於陽光多被漏斗雲阻擋,也十分黑暗。有些目擊者稱,閃電照亮了龍捲風,才使他們得以看到龍捲風的內部。[14][15]

旋轉方式[編輯]

龍捲風的旋轉方向一般同氣旋,即北半球逆時針南半球順時針。規模大的風暴受科里奧利力的影響,總是做氣旋式的旋轉,而雷暴和龍捲風由於規模較小因而受科里奧利力的直接影響也較少。但即使忽略科里奧利力的影響,在計算機數值模擬中超級單體和龍捲風仍做氣旋式的旋轉。

約有1%的龍捲風以反氣旋方式旋轉。一般而言,只有陸龍捲和陣風卷屬於這一類型。

分級與偵測[編輯]

龍捲風的強度等級由藤田級數(或稱「藤田皮爾森龍捲等級」)和改良藤田級數劃分,可由高解析度都卜勒雷達的數據或攝影測量法得到。需要注意的是,龍捲風的強度並不能描述任何大小和寬度的龍捲風。

龍捲風的破壞力由小到大,可按藤田級數劃分為F0至F5級,也可按改進型藤田級數劃分為EF0到EF5級6個等級。EF0級的龍捲風可能只會損傷樹木,對較為結實的建築沒有影響,但EF5級的龍捲風就可能把建築物吹得只剩下地基,甚至讓高大的摩天大樓扭曲起來。

天氣預報雷達上的鉤狀回波圖像

此外,相類似的TORRO分級法將龍捲風分為T0至T11共12個等級,T0級表示極其弱的龍捲風,T11級代表已知的最強的龍捲風。

天氣預報雷達螢幕上,出現龍捲風的區域會呈現一個「鉤狀回波」圖像。當這些惡劣的天氣出現或即將來臨的時候,一連串「追風族」常常保持警惕地尋找龍捲風並通知當地的氣象機構,他們喜愛追蹤雷暴和龍捲風以探究它們的真實情況的和科學解釋。「追風族」們做了許多嘗試將探針扔到龍捲風中,以便分析其內部構造,但自1990年以來,只有5根針成功地扔了進去。美國國家氣象局也有一項名為Skywarn的計劃,這項計劃負責培訓風暴觀察員以觀察可能帶來強冰雹、狂風和龍捲風的風暴。風暴觀測員包括郡行政司法長官、州警官、消防隊員、救護車司機、追風族以及其他一些個體。風暴來臨時,國家氣象局會要求這些觀察員尋覓這些風暴並立即彙報出現的龍捲風,以便氣象局及時發布警報。

龍捲風造成的破壞[編輯]

一場F4級龍捲風造成的破壞

龍捲風每年能在經濟上造成數百萬美元的損失,並會導致失業和死傷,危害不容小覷。在孟加拉國,由於人口密度高,房屋質量差以及龍捲風安全知識貧乏,故每年約有179人死於龍捲風。加拿大平均每年出現的龍捲風有80個,致使2人喪生,20人受傷並導致數千萬美元損失。2000年7月4日在加拿大襲擊了阿爾伯塔省松葉湖的一起「殺人龍捲風」就曾導致11人死亡。

英國是歐洲發生龍捲風最頻繁的地區。若計入相關土地的面積,英國荷蘭是世界上單位面積發生龍捲風次數最多的國家,其中荷蘭平均每平方公里土地每年可遭受0.00048次龍捲風襲擊。[16]紐西蘭烏拉圭的一部分也有小型強烈龍捲風活動。美國是世界上遭受龍捲風侵襲次數最多的國家,平均每年遭受100000個雷暴、1200個龍捲風的襲擊,有50人因此死亡。在美國中西部和南部的廣闊區域又以「龍捲風道」最為著名。有記錄以來美國最致命的龍捲風是發生於1925年3月18日,越過了密蘇里州東南部、伊利諾州南部和印地安那州北部的「三州大龍捲」(Tri-State Tornado),導致695人死亡。[17]

在一天裡若有超過6個龍捲風產生便可稱出現了「龍捲風爆發」。1974年4月3日,有史記錄以來第二大的龍捲風爆發產生了148個龍捲風,包括7個F5級和23個F4級的龍捲風,綽號「超級爆發」(Super Outbreak)。另一場類似強烈程度的暴風爆發是「棕枝主日龍捲風爆發」(1965 Palm Sunday tornado outbreak),它於1965年4月11日襲擊了美國中西部,造成271人死亡。另外2011年4月25日至28日四天內也出現類似上述規模的龍捲風爆發(April 25–28, 2011 tornado outbreak),經確認的龍捲風達358個,並造成349人死亡(光是這四天阿拉巴馬州就有238人死亡)。在27日就出現208個龍捲風,包括4個EF5級(其中有兩個是在密西西比州阿拉巴馬州之間發生的)和11個EF4級龍捲風,堪稱1974年「超級爆發」後最為慘重的龍捲風災害且有過之而不及。在這個4月就已創下歷年單日及單月產生最多龍捲風的記錄,因此美國也稱此次龍捲風爆發為「2011超級爆發」或「超級爆發Ⅱ」。

安全防護[編輯]

根據加拿大環境部門的數據,直接被龍捲風吹翻致死的機率為1200萬分之1 ,而實際可能性更低。儘管如此,針對龍捲風的安全防護工作依然不能鬆懈。

在有的國家,每年當龍捲風季節開始時,位於龍捲風頻發區的學校和媒體會向公眾宣傳龍捲風的危險性,並教育他們如何提高龍捲風出現時的逃生機率。在龍捲風高發的美國,市民時常被建議購買NOAA天氣收音機。它們相當便宜,僅花當前的20美元,可以收到美國國家氣象局發出的危險天氣警報。警報同時在收音機和電視中播出,大多數社團有民間防禦警報,在認為龍捲風即將到達之前會啟動。

在發布龍捲風警報後,所有市民被通知前往避難區。在大多數建築物中,如果有可能,應該到中央的無窗戶的房間或低於地面的走廊躲避。如果龍捲風襲擊了建築物,可導致碎片的大量落下,因此,對藏在室內的人來說,應該蹲在結實門口的梁下,或躲在結實的傢具下。不過,龍捲風到來時可使如移動房屋之類的輕建築遭重創。在這種房屋居住的居民會在龍捲風來臨前被通知撤離家園,尋找更堅固的避難所,不管他們前往的是指定的避難所還是附近朋友的家。在某些地區,避風地窖也是人們的避難所。

當龍捲風來襲時,車輛的處境是極其危險的。如果龍捲風可見且距離遙遠,並且當前交通順暢,則可以將車駕離龍捲風的路徑,方法是沿與龍捲風路徑直線成直角的方位移動。否則,應盡量快速且安全地將車輛停泊於交通線之外(因為即便是事後從泥土裡找出車來,也較將它留在路上引起事故更好),並且尋找堅固的建築物或壕溝作為掩體。需要切記的是,無論在何種情況下,都不應在龍捲風接近時留在車內。在龍捲風造成的極強風力下,任何車輛都非常容易被捲起並拋擲。

一些人在風暴中選擇在大型陸橋下避難,但那些地方並非是最佳避難場所。位於俄克拉何馬州諾曼的美國國家氣象局曾經做過一份報告討論在1999年5月3日發生的俄克拉何馬 州龍捲風襲擊事件中,陸橋作為掩護體的用途。俄克拉何馬 市當時有三座陸橋處於龍捲風路線上的,而每處橋下至少有一人死於龍捲風。陸橋的建築形式多種多樣,並且其中許多在強大風力與飛舞的碎塊面前,並不會提供任何有力的保障。此外,由於人們在橋下或橋旁邊隨意停放車輛而引起的堵塞,很可能妨礙其他車輛的行進,從而間接剝奪後來者安全逃生的機會。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ 車載多普勒雷達. 極惡天氣研究中心. 2006. 
  2. ^ 內布拉斯州哈萊姆加龍捲. Omaha/Valley, NE Weather Forecast Office. 2005-10-02. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Edwards, Roger. 在線龍捲風問答. Storm Prediction Center. 2006-04-04 [2006-09-08]. 
  4. ^ Perkins, Sid. Tornado Alley, USA. Science News. 296–298. 2002-05-11. 
  5. ^ Doswell, Moller, Anderson et al. 高級觀測者指南 (PDF). 美國商務部. 2005 [2006-09-20]. 
  6. ^ 水龍捲,水上之龍捲也. 今日美國網. 2005-10-02. 
  7. ^ 陣風卷. 氣象學詞彙表. 美國氣象學協會. [2006-09-20]. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 Lyons, Walter A. Tornadoes//天氣問答手冊 第二版. 密西根州底特律市: Visible Ink出版社. 1997. ISBN 0-7876-1034-8. 
  9. ^ Charles H. Jones; Charlie A. Liles. 新墨西哥州惡劣天氣氣象學. 1999 [2006-09-29]. 
  10. ^ Edwards, Roger. 楔狀龍捲. 美國國家氣象局風暴預報中心. [2007-02-28]. 
  11. ^ Edwards, Roger. 公有領域龍捲風圖片集錦. 美國國家惡劣風暴實驗室(NSSL). [2006-10-20]. 
  12. ^ 龍捲計劃中有關飛旋駭人龍捲的那些精彩、難忘和瑣碎的事. 龍捲計劃. 1999 [2007-03-21]. 
  13. ^ Grazulis, Thomas P. Significant Tornadoes 1680–1991. St. Johnsbury, VT: The Tornado Project of Environmental Films. 1993.7月. ISBN 1-879362-03-1. 
  14. ^ R. Monastersky. [http://www.sciencenews.org/pages/sn_arc99/5_15_99/fob1.htm 俄克拉何馬 龍捲創風速記錄]. Science News. 308–309. 1999-05-15. 
  15. ^ Justice, Alonzo A. Seeing the Inside of a Tornado (PDF). 每月氣象評述. 美國氣象學協會. 205–206. 1930.3 [2006-10-20]. 
  16. ^ Holden, J; Wright, A. 英國龍捲風氣象學與簡單預測工具的發展 (PDF). 氣象學協會季刊 (皇家氣象學協會). 2003-03-13, 130: 1009–1021 [2008-07-08]. doi:10.1256/qj.03.45. 
  17. ^ 圖文:美國歷史上八大殺人龍捲風. 新華網. 2007年7月16日. 

外部連結[編輯]