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什么是龙卷风暴? |
发布时间:2015-11-08 |
产生龙卷的强风暴系统称为龙卷风暴。这种风暴云十分髙大并有明显的旋转性,通常是一种超级单体风暴。在超级单体风暴中心上升气流最强处有一个上冲云顶,云砧伸向前方,云底有一个旋转的壁 云,龙卷漏斗云由壁云向下伸至地面。在其钩状回波所在处,地面有一个非常类似于天气尺度锢囚波动的中尺度波动。这是一个与地面中尺度、气旋相联系的强烈环流。龙卷通常形成在“锢囚”点附近(在 钩状回波边缘上),是在上升和下沉过渡带上(但在上升气流之中)。 有时一个超级单体风暴可以依次形成几个龙卷,造成“龙卷簇”。 其原因是由于超级单体中的中尺度气旋在一定的条件下,可能出现多次锢囚和新生过程。超级单体风暴钩状回波附近的中尺度气旋是 容易产生龙卷的地方。这种中尺度气旋也称之为“龙卷气旋”或“龙卷巢”。 对于一个龙卷母云在不同发展阶段的结构模型:在形成阶段,云体中心部位有一个很强的上升气流核,气流旋转上升。由于在此上升气流核中,水汽凝结物来不及碰并增大使已窜到云顶,因此便形成 一个少云或无云区,对应在雷达PPI回波上为一个围绕环流轴的无 (弱)回波区,称其为“眼”区。在成熟阶段,旋转上升气流的外围部分和中心部分发生分离。这是由于“眼”向着云的主体的右后端移动的结果。因而在成熟阶段,在PPI回波上可以看到一个钩状突出物。 突出物与回波主体之间的弯处,即为气流流入区和强上升气流所在处;在高层、钩状因波消失,有时则呈现为一个回波空洞。 钩状回波或回波“洞"是龙卷母云中“眼”的标志,因而也是龙卷母云的重要标志之一。虽然钩状回波不一定伴有龙卷,但一般来说, 在钩状回波路径附近观测到龙卷的可能性较大。此卷风暴的“眼”区 实际上是在旋转圃柱体(对流云柱)与环境流体(周围流场)的相互作用下诱生出来的一个高速旋转涡旋,它的旋转方向可以是气旋式的, 也可以是反气旋式的,取决于圆柱体与环境的相对运动的大小。 设一个旋转圆柱体处于均匀运动的流体中,其轴垂直于运动方向,则其周围便有环流产生,与流体运动方向相同的一侧速度将增加,而与流体运动相反的一侧速度将减慢。按照伯努里定律,速度快的一侧压力减小,速度慢的一侧压力增大。这样一来,在圆柱体上就将受到一个力的作甩,这个力垂直于圓柱体的轴和流动方向,并指向速度增加的一侧。这个力叫做Magnus力,这种现象叫做Magnus效应。由于存在Magnus效应,那么当周围风场与对流云体的相对运动为气旋式环流时,对流云受到一个措向其移向右侧的气压梯度力, 因而被推向其前进方向的右侧。由于流体的混合粘滞作用,因而便在旋转的对流云的右后方诱生出气旋式环流,叫做龙卷气旋。反之, 当周围风场与对流云体的相对运动为反气旋杯流时,则将产生反气旋式环流,叫做龙卷反气旋。正是这种周围风场与对流云体的相对 运动使“眼”区发生移动。 |