龍卷風是一種大氣渦旋,由於積雨雲上下溫度相差很大,上面的冷氣和下面的熱氣流形成對流,產生旋轉的“能流圈”,逐漸擴大,最後形成近似平行地面的二維“能流圈”,到成長到一定程度時,就會從雲中慢慢“墜”到地面,形成了龍卷風。
設存在一個二維的氣流場,有能壓差存在,氣流就會運動,假設現在存在一股氣流開始運動,我們把這股氣流分為頭部和尾部,在頭部向前運動時,它的尾部後就會出現一個“負”壓區,就好象一輛行駛的汽車後面有一個尾隨的“負”壓區一樣,如果這股氣流不是一直沿直線向前運動,就會回過頭來運動,這時,就會出現“頭”、“尾”之間存在的能壓差!於是,“頭”部就會循著“尾”部的“負”壓區追去,使“頭”和“尾”銜接在一起(就像蛇咬住了自己的尾巴),形成一個閉合的有序流動的“能流圈”。
根據機械能衡算的柏努利方程知道,當這股氣流運動動能增加時,它的“內部”能壓就會降低(機械能守恆),於是奇跡發生了:“能流圈”內外側的氣流因為能壓高於“能流圈”的能壓,所以,不斷有氣流擠著湧向“能流圈”,使“能流圈”開始逐漸變“粗大”,有就是說,氣流在“能流圈”內的流通面積變大了!
流通面積越大,流動越有序(即形成了滯流),阻力就越小,所以氣流的流速也開始逐漸變大!速度越大——負壓越大——補充進來的氣流量就越多——“能流圈”越變得“粗大”,而且在“能流圈”外部的壓力作用下,“能流圈”的密度也增加了。
當“能流圈”內側的氣流湧向“能流圈”時,能壓越來越低,使“能流圈”(直徑)不斷變小,如果這時候“能流圈”的流動沒有新的方向突圍,就會被外側氣流的能壓擠跨而渙散、消失。
現在,我們再回到三維空間和氣象中的龍卷風去。因為“能流圈”的密度比較大,所以,它會“墜落”到第三維的方向上。
由於積雨雲上下溫度相差很大,上面的冷氣和下面的熱氣流形成對流,產生旋轉的“能流圈”,逐漸擴大,最後形成近似平行地面的二維“能流圈”,到成長到一定程度時,就會從雲中慢慢“墜”到地面,形成了龍卷風。
龍卷風就是鐵扇公主扇出來的 龍卷風是一種強烈的、小范圍的空氣渦旋,是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的,由雷暴雲底伸展至地面的漏斗狀雲(龍卷)產生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,最大可達100米每秒以上,一般伴有雷雨,有時也伴有冰雹。 空氣繞龍卷的軸快速旋轉,受龍卷中心氣壓極度減小的吸引,近地面幾十米厚的一薄層空氣內,氣流被從四面八方吸入渦旋的底部。並隨即變為繞軸心向上的渦流,龍卷中的風總是氣旋性的,其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十。 龍卷風是一種伴隨著高速旋轉的漏斗狀雲柱的強風渦旋。龍卷風中心附近風速可達100m/s~200m/s,最大300m/s,比台風近中心最大風速大好幾倍。中心氣壓很低,一般可低至400hpa,最低可達200hpa。它具有很大的吸吮作用,可把海(湖)水吸離海(湖)面,形成水柱,然後同雲相接,俗稱“龍取水”。由於龍卷風內部空氣極為稀薄,導致溫度急劇降低,促使水汽迅速凝結,這是形成漏斗雲柱的重要原因。漏斗雲柱的直徑,平均只有250m左右。龍卷風產生於強烈不穩定的積雨雲中。它的形成與暖濕空氣強烈上升、冷空氣南下、地形作用等有關。它的生命史短暫,一般維持十幾分鐘到一二小時,但其破壞力驚人,能把大樹連根拔起,建築物吹倒,或把部分地面物卷至空中。江蘇省每年幾乎都有龍卷風發生,但發生的地點沒有明顯規律。出現的時間,一般在六七月間,有時也發生在8月上、中旬。
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