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带你了解龙卷风中的计量

信息来源:海纳计量 发布日期:2025-04-30


“上帝有命起伏龙,龙尾不卷曳天东”

龙卷风是一种天气现象

也是一种较为常见的气象灾害

古往今来给人们留下了无数悲伤和恐惧的记忆。

那么龙卷风究竟有多大的威力呢?

让我们一起探究一下吧!

PART 01 

龙卷风及其形成

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龙卷风是发生于直展云系底部和下垫面之间的直立空管状或漏斗状旋转气流,是一种少见的局地性、小尺度、突发性的强对流天气,是在强烈的不稳定的天气状况下由空气对流运动造成的、强烈的、小范围的空气涡旋。

龙卷风的形成

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龙卷风是极强对流的产物,一般与对流复合体或超级单体相伴随,在强对流积雨云下形成的旋转极快的气旋。龙卷风的产生条件包括近地面的风切变和显著的垂直运动、不稳定能量,雷暴是能够满足以上条件的理想环境,也是引发龙卷风的主要原因。

龙卷风是近地面不稳定能量中在很小的区域内集中释放的一种形式。一般发生在春夏过渡季节或夏秋之交(4~10月),以前者居多。龙卷风生成在大气微物理学方面没有明确结论。但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关,且可大致分为四个阶段:

1.对流系统带来大气中的不稳定能量,并引发上升气流。

2.上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度,即在水平方向开始旋转。

3.该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展,在对流层中层形成龙卷核心。

4.在对流系统前部下沉气流的作用下,龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷风。

龙卷风的形成归结于强对流现象

不同的对流与环境产生不同的形态的龙卷风

接下来,让我们一起了解龙卷风的不同类型

PART 02

龙卷风分类

多漩涡龙卷风

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多漩涡龙卷风是包含次级涡旋的龙卷风。次级涡旋通常在主涡旋接触下垫面后生成,数量在2到5个不等,围绕主涡旋旋转且不易通过观察辨别。多漩涡结构的发展与龙卷风强度有关,EF4级以上的龙卷风容易发展为多涡旋龙卷。次级涡旋的生成和消失是动态的,通常仅维持数分钟。多漩涡龙卷风可能具有很大的破坏力。

水龙卷

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水龙卷或海龙卷是水上的龙卷风,通常为非超级单体龙卷。世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。水龙卷的破坏性比超级单体龙卷要小,但仍然是危险的。水龙卷能吹翻和毁坏船只,当移动至陆地时会有更大的破坏。

陆龙卷

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陆龙卷是产生于陆地的非超级单体龙卷。陆龙卷和水龙卷有一些相同的特点,例如强度较弱、持续时间短、冷凝形成的漏斗云较小且经常不接触地面等。陆龙卷和雷暴等剧烈天气没有关联,但依然会带来气象灾害例如强风,并造成破坏。

尘龙卷

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尘卷风是指在沙漠地区由于局地增热不均匀而形成的旋转式尘柱。

在尘卷风形成的过程中,外围空气通过贴近地面的薄层被地面加热后流向中心部位,外围空气的旋转能量在中心部位得到加强形成尘卷风,其旋转能量是热泡原来具有的旋转能量的局部集中和一部分势能转化而形成的,其旋转方向是由热对流的初始旋转方向所决定。

了解了不同形态、不同产生原因的龙卷风

那么,龙卷风到底有多大的威力呢?

PART 03

龙卷风级别

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龙卷风生成和消失都迅速,常与雷暴、冰雹和暴雨等强对流天气系统相伴出现,破坏力极强。龙卷风的分级是由藤田级数划分,由芝加哥大学的美籍日裔气象学家藤田哲也于1971年所提出。按藤田级数,龙卷强度分为EF0级至EF5级6个等级,EF0级别最低,EF5为最高级别。

等级F0

风速<73mi/h即<32 m/s,出现几率29%,受害状况程度轻微。表现为:烟囱,树枝折断,根系浅的树木倾斜,路标损坏等。

等级F1

风速:73–112mi/h即33–49 m/s,出现几率40%,受害状况程度中等。表现为:房顶被掀走,可移动式车房被掀翻,行驶中的汽车刮出路面等。

等级F2

风速:113–157mi/h即50–69 m/s,出现几率24%,受害状况程度较大。表现为:木板房的房顶墙壁被吹跑,可移动式车房被破坏,货车脱轨或掀翻,大树拦腰折断或整棵吹倒。轻的物体刮起来后像导弹一般,汽车翻滚。

等级F3

风速:158–206mi/h即70–92m/s,出现几率6%,受害状况程度严重。表现为:较结实的房屋的房顶墙壁刮跑,列车脱轨或掀翻,森林中大半的树木连根拔起。重型汽车刮离地面或刮跑。

等级F4

风速:207–260mi/h即93–116m/s,出现几率2% ,受害状况破坏性灾害。表现为:结实的房屋如果地基不十分坚固将刮出一定距离,汽车像导弹一般刮飞。

等级F5

风速:261–318 mi/h即117–141m/s,出现几率<1%,受害状况毁灭性灾难。表现为:坚固的建筑物也能刮起,大型汽车如导弹喷射般掀出超过百米,树木刮飞,是让人难以想象的大灾难。电影《龙卷风》中将F5级龙卷风称为“上帝之指”,意指上帝用其手指翻弄地球。总之,其横扫之处无所幸免。

龙卷风的级别与分类已经大致了解

当我们遇到龙卷风时该如何避险与自救呢?

PART 04

龙卷风避险与自救措施

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龙卷风以春未到秋初最常见,在一天中以下午至傍晚和凌晨至早晨出现最多。当看到天空有类似的征兆就要引起注意。

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人群应立刻离开危险房屋、活动场所或其他简易临时住处,到附近比较坚固的房屋内躲避。在公共场所,要服从指挥,有秩序地向指定地点疏散。躲避龙卷风最为安全的地方是位于地下的空间或场所(如地下室或半地下室),地面上所有建筑物此时都不是安全躲避的场所。

在野外遇到龙卷风袭击时,不必惊慌失措,应迅速朝龙卷风移动方向的垂直方向跑动,伏于低洼地面、沟渠等,但要远离大树、电线杆、广告牌、围墙等,以免被砸、被压或发生触电事故。

在家遇到龙卷风时,远离和龙卷风同方向的窗、门、房屋的外围墙壁,尽可能在龙卷风相反方向角落或比较坚固的小房间抱头蹲下,保护好自己的头部。

“离不开暴风圈,来不及逃”

龙卷风咆哮着穿过天际

来势凶猛,席卷一切

对生活、社会破坏力极大

感叹自然的伟大与神秘的同时

记得学习龙卷风的避险与自救措施