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龙尾不卷曳天东—漫话龙卷风精选

已有 14890 次阅读 2010-6-21 06:51 |个人分类:力学诗话|系统分类:科普集锦| 涡旋, 龙卷风, 唐宋诗词, 流动不稳定性, 灾害天气

龙尾不卷曳天东

———漫话龙卷风

王振东

   成都六月天大风，发屋动地声势雄。
   黑云崔巍行风中，凛如鬼神塞虚空。
   霹雳并火射地红，上帝有命起伏龙。
   龙尾不卷曳天东，壮哉雨点车轴同。
   山摧江溢路不通，连根拔出千尺松。
   未言为人作年丰，伟见一洗芥蒂胸。

    这是宋代诗人陆游（1125-1210年）在成都为官时所写的七言古诗《龙挂》，他曾先后担任成都府安抚司和四川制置司的参议官。黑云崔巍（wéi惟）,是指积雨云垂直发展旺盛，云色乌黑，从地面望去，好像耸立于天空的一座座大山。凛（lǐn林）如,指可怖的样子。“霹雳并火射地红”句，描述了龙卷风的出现时，伴有大风、雷电和暴雨。曳（yè叶）,是拖的意思。“龙尾不卷曳天东”的龙尾，是指龙卷风的漏斗状下垂尾巴，它一边旋转，一边拖着前进；龙卷风的中心气压低，上卷力非常大，如连接地面，就能“连根拔出千尺松”。一洗芥蒂胸,表示当看到了龙卷风的奇伟壮观之后，使胸襟为之开。

   苏轼（1037-1101年）《连雨江涨》一诗,也说到了龙卷风
   床床避漏幽人屋，浦浦移家疍子船。
   龙卷鱼虾并雨落，人随鸡犬上墙眠。

这是作者在贬位于东江下游南岸的惠州（今广东惠阳县）时所作。“龙卷鱼虾并雨落”，是发生在水域的“水龙卷”的特点。幽人,指隐逸之人,为作者自称，有遂臣的意思。浦,指小河流入江海的地方。疍（dàn但）子,是过去广东、广西、福建内河和沿海一带的水上居民，多以船为家，从事渔业、运输业。

龙卷风是一种灾害天气

龙卷风是一种风力极强而范围不太大的涡旋，状如漏斗，风速极快，破坏力很大。其中心的气压可以比周围气压低百分之十。龙卷风的出现和消失都十分突然，很难进行有效的预报。

龙卷风上端与雷雨云相接，下端有的悬在半空中，有的直接延伸到地面或水面，一边旋转，一边向前移动。远远看去，它不仅很像吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒，而且很像一个摆动不停的大象鼻子。发生在海上，犹如“龙吸水”的现象，称为“水龙卷”（或称“海龙卷”，waterspout）；出现在陆上，卷扬尘土，卷走房屋、树木等的龙卷，称为“陆龙卷”（landspout，美国国家气象局称dust-tube tornado）。世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。在美国，水龙卷通常发生在美国东南部海岸，尤其在佛罗里达南部和墨西哥湾。水龙卷虽在定义上是龙卷风的一种，其破坏性要比最强大的大草原龙卷风小，但是它们仍然是相当危险的。

龙卷风的生存时间一般只有几分钟，最长也不超过数小时。龙卷风经过的地方，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时把人吸走，危害十分严重。有记录以来美国最致命的龙卷风是发生于1925年3月18日，越过了密苏里州东南部、伊利诺伊州南部和印地安那州北部的“三洲大龙卷”，导致695人死亡。

龙卷风的力气是很大的。据报道记载，1879年5月30日下午4时，在美国堪萨斯州北方的上空有两块又黑又浓的乌云合并在一起。15分钟后在云层下端产生了涡旋。涡旋迅速增长，变成一根顶天立地的巨大风柱，在三个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为，所到之处无一幸免。但是，最奇怪的事是发生在刚开始的时候，龙卷风涡旋横过一条小河，遇上了一座峭壁，显然是无法超过这个障碍物，涡旋便折抽西进，那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥。龙卷风涡旋竟将它从石桥墩上“拔”起，把它扭了几扭然后抛到水中。在我国，1956年9月24日上海曾发生过一次龙卷风，它轻而易举地把一个22万斤重的大储油桶“举”到15米高的高空，再甩到120米以外的地方。

在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片却飞到300多千米外才落地。

龙卷风的产生原因

龙卷风究竟是怎样形成的？可以从夏天在操场上常能看到的一种现象，得到启示：一阵风刮来，突然在操场中间出现了一个气流涡旋，它卷起了沙土和树叶随气流旋转，而且越转越快地在移动着，过了一会，又迅速慢了下来，突然消失了。这是很小尺度的气流不稳定性造成的。

龙卷风则是中尺度的气流不稳定性造成的，其平均直径为200-300米，直径最小的不过几十米，只有极少数直径大的才达到1000米以上。它的寿命也很短促，往往只有几分钟到几十分钟，最多不超过几小时。其移动速度平均每秒15米，最快的可达70米；移动路径的长度大多在10公里左右，短的只有几十米，长的可达几百公里以上。它造成破坏的地面宽度，一般有l-2公里。

普遍认为，龙卷风是云层中雷暴的产物，是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。

龙卷风的形成过程，大致可分为四个阶段：
（1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。
（2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。
（3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，形成龙卷核心。
（4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。

由上可以看出，龙卷风的形成和消失，都是气流运动不稳定的过程。

美国的龙卷风为什么多

美国的龙卷风不仅数量多，而且强度大,被称之为“龙卷之乡”。这主要是和美国的地理位置、气候条件以及大气环流特征有关。美国东濒大西洋，西靠太平洋，南面又有墨西哥湾，大量的水汽不断从东、西、南面流向美国大陆。美国主要处在中纬度，春夏季常受副热带高压控制，即使在秋冬季，也常受其边缘影响。在副高南部和西部是偏东和东南气流最活跃的地方，它把大西洋和墨西哥湾的大量暖湿空气源源不断向美国大陆输送，这是产生雷雨云的充分条件。雷雨云不断地强烈发展，龙卷风就伴随而来。

美国龙卷风发生最多的是中西部和南部的广阔区域,有人将美国这一常发生龙卷风的区域称为“龙卷风道”。美国约有54%的龙卷风发生在春季，5月份副热带高气压控制美国，其西缘正好停留在中西部，这时，东南气流把墨西哥湾的暖湿空气从南向北大量输送。空气中有了充足的水汽，又有了强烈的垂直上升运动，雷雨云就会强烈产生，经常发展成龙卷云而产生龙卷。6月份大量的暖湿空气向北移到堪萨斯州、内布拉斯加州和衣阿华州，7月份移到加拿大，从此，美国的龙卷数量就大大减少了。

据近50年的统计，美国上空发生龙卷的次数至少增加35倍。有时没有龙卷云，但也会发生“龙卷”，这种特殊的龙卷称为“无云龙卷”，竟占美国龙卷的一半左右。这种怪现象是怎样形成的呢？

有人认为，这是和奔驰在公路上的汽车数量增多有着密切的关系。现在美国公路干线上经常运行的小汽车不下200万辆，卡车60多万辆，美国交通实行靠右侧行驶，每当高速运行的两辆车错车时，就会形成逆时针方向的空气涡旋。众多辆汽车产生的空气涡旋叠加起来，就会形成一股强大的涡旋。这股强大的涡旋，一旦遇到合适的天气系统和大气温湿条件，也会诱发龙卷风。