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水龍卷形成原理

生活 更新时间:2024-10-03 23:50:54
水龍卷俗稱龍吸水或龍吊水等。水龍卷(waterspout)是一種偶爾出現在溫暖水面上空的龍卷風,它的上端與雷雨雲相接,下端直接延伸到水面,一邊旋轉,一邊移動。飽含水氣快速旋轉的氣柱狀水龍卷,危險程度不亞于龍卷風,内部風速可超過每小時二百公裡。

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龍卷是一種生命史極短的劇烈局地天氣現象。它的發生目前國内外尚沒有迹象表明能對它作出一個較精确的預報。美國是世界上出現龍卷最多的國家,所以對龍卷的研究處于絕對的領先地位,但是現任美國國家強烈風暴實驗室主任Edwin Kessles 教授最近曾說:“我們承認,我們沒有辦法來減輕龍卷的危險,對龍卷最好的預報措施是你自己的眼睛,這并不是說我們是無助 的,我們還有腿腳。如果發現龍卷來了,就用它們吧!”建築物沒有腳,隻好目睹它在龍卷中變成廢墟,可見龍卷雖小,危害極大。

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一:水龍卷的成因

水龍卷是一種偶爾出現在溫暖水面上空的龍卷風。實質上這是一種渦旋,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,水流被吸入渦旋的底部,并随即變為繞軸心向上的渦流。 要是有上旋式的陸龍卷向海面移動,行進的過程中也會形成水龍卷。

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許多水龍卷形成在離雷雨系統很遠的地方,甚至出現在相當晴朗的天氣裡。水龍卷可以是相當透明,剛形成時,隻有經由它在水面形成的不尋常圖案才會注意到它之存在。水龍卷能把海上船隻和海水吸入空中。更有趣的是1949年南半球的夏天,新西蘭下了一場“魚雨”,魚從天而降,這就是海龍卷的作用。

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首先是空氣必須具有高溫、高濕。我們知道,溫度高低反映其熱能的大小,空氣濕度大,一旦發生凝結現象,大量的潛熱就釋放出來,變成動能、位能;

第二要有旺盛的積雨雲。積雨雲是強對流的産物,在強對流運動中易形成渦環;

第三是上升氣流和下沉氣流間的切變要大,也就是說兩者氣流方向相反,各自的速度要大,才能形成強切變。中國南海很具備産生水龍卷的條件,特别是西沙群島,在夏秋季水龍卷經常出現。

據不完全統計,全球每年發生的水龍卷近千個。

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二:水龍卷的特征

水龍卷的直徑一般比陸龍卷略小,其強度較大,維持時間較長,在海上往往是集群出現,1971年7月底一張衛星雲圖上就顯示出有7個水龍卷。水龍卷的移動路徑一般為直線,移動速度平均每小時50公裡左右;并且一般是垂直向下的,但有時因上空風比地面風大,它的上部會順氣流方向傾斜,一般就可以根據其傾斜方向判斷出移動路徑,采取措施避開,就可免遭其害。

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三:水龍卷的内部結構

水龍卷内部結構群中最成熟的是“母龍卷氣旋”,往下依次是龍卷氣旋族、龍卷氣旋、龍卷渦旋、龍卷漏鬥、吸管渦旋,構成一個完整的家族。

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母龍卷氣旋是由多個龍卷氣旋組成的,它的作用範圍在10-20公裡,其威力屬水龍卷之首;龍卷氣旋是由各個龍卷渦旋組成,作用尺度在3-10公裡;龍卷渦旋也稱小龍卷氣旋,是由多個龍卷漏鬥組成,作用在1-3公裡範圍内;龍卷漏鬥也是通常所見的漏鬥雲,它的尺度約為300米,一根漏鬥雲裡,有兩個甚至三個以上吸管渦旋,所以也稱母渦旋;吸管渦旋是水龍卷群中最年輕的,它的尺度一般不超過30米,但其破壞力卻是最大的,有時比台風威力還大,主要是它那渦旋軸範圍小氣壓梯度特别大,壓力差可達20百帕以上,為台風内部平均氣壓差的幾百倍甚至上千倍,因此其内部風速極大,多在每秒100米以上,要比台風大幾倍,所經之處常能造成極嚴重的災害。

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四:典型事例

1:中國境内

2010年7月27日上午9時許,深圳灣海面出現較為罕見的“龍吸水”,水天相接的“龍吸水”持續約17分鐘。

據介紹,當時在深圳灣上空積雨雲下方伸出漏鬥形狀的黑色雲柱,而現場照片中,先後有三個水龍卷形成(亦有蛇口市民報告稱看到了4條),氣象人員在8時57分監測到雲底下方垂直方向有較粗大的漏鬥雲已經“接地”形成水龍卷,另有較細的一條在空中呈現彎曲“接地”并于2分鐘後完全消失。大約在9時正西側雲底又向下垂直伸出黑色雲柱,并在2分鐘後迅速接地,吸起巨大水柱,持續了大約3分鐘,稍後水面一端逐漸變細并向上收窄,最後于9時08分完全消失。“水龍卷”接地旋轉了10多分鐘,現場甚為壯觀。

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2018年深圳龍吸水

8月26日下午五點半左右,淮安市洪澤湖上出現罕見的“龍吸水”現象。根據當地的氣象記錄,上一次“龍吸水”還是發生在上世紀七十年代。此次“龍吸水”發生在傍晚,湖區已沒有多少船舶,沒有造成人員傷亡。

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洪澤湖龍吸水

當天雷達圖上看到洪澤湖上有積雨雲,在上升運動中産生旋轉的氣流,氣流形成強烈的切變,形成龍卷風。龍卷風中心氣壓極度減小,将水流吸入渦旋,形成“龍吸水”。

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洪澤湖龍吸水

2014年7月19日下午2點40分左右,屏東裡港鄉出現高達50層樓的“黑尾水龍卷”,很多網友紛紛把第一手畫面上傳到網站分享。其中19日上傳的“台灣裡港大橋龍卷風”,影片中網友開車在裡港大橋上,直接目睹水龍卷從橋上移動過去。

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台灣龍卷風

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台灣裡港大橋龍卷風

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台灣龍卷風

2014年5月26日,香港出現疑似“水龍卷”罕見現象,一名龍舟健兒昨晨(25日)在集訓期間,目睹一股卷狀氣流在東博寮海峽出現,橫亘海面上空,持續逾2分鐘,蔚為奇觀,拍下影片上載到互聯網社交網站分享;但天文台表示,未有接獲水龍卷報告,市民見到的條形雲狀氣流因未有接觸到海面,不算正式的水龍卷,隻能稱為漏鬥雲。

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香港機場龍卷風

2014年8月5日早上,珠海機場附近海域上方突然出現一道疑似龍卷風的“擎天水柱”。8月5日8時30分,忽然一陣烏雲,随後就出現了一個像倒圓錐的水柱。水柱最大直徑處約20米,高度達到七八十米,水柱以逆時針方向由西向東移動,整個過程持續了40分鐘。由于與機場距離較遠,因此本次水龍卷未對機場設施和航班造成影響。

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10月20日上午,青海湖海心山北側40多分鐘先後出現9條大大小小“龍吸水”,白色水柱形成旋渦狀,從天空直挂到湖面,場面壯觀。"

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青海湖龍吸水

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青海湖龍吸水

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青海湖龍吸水

2016年9月7日中午12點50左右,廣東湛江觀海長廊海面突然出現時間長達十多分鐘的海上龍卷風,白色水柱形成旋渦狀,從天空直挂到湖面。

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2:美國境内

1969年佛羅裡達珊瑚群島出現的水龍卷,可能是世界上最容易發生水龍卷的區域,每年可以出現數百個水龍卷。在大西洋百慕大三角發生的許多神秘失蹤事件裡,有些人認為水龍卷可能是其中部分事件的起因。

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2012年8月19日,美國密歇根湖的湖面上出現了多條龍卷風的奇觀,這一場面被當地一名攝影師捕捉。畫面中,湖面上空的烏雲伸出數條大小不一的風柱,從天際垂到湖面,将湖水吸起,形成“龍吸水”的景象,場面壯觀。

美國是龍卷風多發的國家,經常出現水上龍卷風。但多條水上龍卷風同時出現,形成“多龍吸水”的景象,并不多見。

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2016年7月12日,美國新奧爾良,龐恰特雷恩湖上空驚現“水龍卷”奇觀。

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