什么导致龙卷风?

一场F5级龙卷风袭击了加拿大马尼托巴省。贾斯汀1569/维基百科

美国人对龙卷风的了解无人能及。美国平均每年有1200次龙卷风,比地球上任何其他国家都多,而且其强度是臭名昭著的——最糟糕的情况可能是一英里宽,以300英里/小时的速度旋转,以70英里/小时的速度前进。

然而,尽管作为这些大气动力演习的目标练习,美国的龙卷风神话仍然笼罩在神秘和误解之中。这是可以理解的,考虑到龙卷风的隐秘本性——突然的出现、不稳定的行为和短暂的寿命使它们难以研究——但科学在最近几十年里还是学到了很多东西。

龙卷风在一年中的任何时候都可能发生,但在春季和夏季,它们会对美国发动全面战争。随着又一个龙卷风季节的到来,以下是龙卷风如何发生,何时何地发生,以及如何逃生的指南。

龙卷风是如何形成的

中气旋
中气旋通常可以通过旋转的壁云来识别,就像这次在德克萨斯州上空的雷暴。 美国国家海洋和大气管理局

龙卷风产生了地球上最强的风,但它们所有的能量都来自于产生它们的混乱云层。

从雷雨开始

雷暴在全世界都很常见——在任何特定时间都可能有700到2000次——但只有一小部分变得足够严重,足以形成龙卷风。不过,它们的工作原理都是一样的:太阳加热水蒸气,直到它升起,冷却并凝结成巨大的积雨云,这些积雨云逐渐自行坍塌,导致降雨、冰雹和闪电。雷雨本身就是一种猛烈的力量,但在某些情况下,情况会变得更糟。

变成龙卷风

在雷暴形成之前,风开始迅速改变速度和方向。如果一些阵风在上升和加速时改变方向,它们可以与相互碰撞的气团协作,在云层的高处触发一个看不见的水平涡旋。随着上升的空气不断推动风暴的发展,这些“上升气流”也使涡旋倾斜,直到垂直,有时会被这个过程中的吸力所困。在强烈的风暴中,这可能会激起一个宽广的、旋转的低层大气块,称为“中气旋(如上图所示),可跨越数英里。中气旋构成超级单体雷暴的核心。

雷暴消耗了温暖潮湿的空气,在云层下面留下了一个极低压区,创造了一种真空效应,可以拖拽风暴的底部,直到“墙云”下降。如果风暴足够强大,而大气压力足够低,旋转的中气旋还可能向下延伸一个集中的、增压的漏斗云,即龙卷风。龙卷风猛烈地旋转,吸走所有剩余的湿气,这是保持雷暴持续的最后一招——就像用吸管喝完饮料一样。当这种对温暖湿气的追求使漏斗与地面接触时,它可能对任何阻挡它的人或物都是毁灭性的。

在龙卷风袭击

绳子龙卷风
一股绳索龙卷风蜿蜒向地面。 克雷格ONeal Flickr /

美国经常位居榜首,这并非巧合每年有1200次龙卷风-这个国家的中部是一个坐以待毙的地方。北美缺乏东西向山脉,使得来自北极、西南部和墨西哥湾的巨大气团可以自由地在大陆上空移动,这在春季和夏季都非常活跃。大平原上空由此产生的碰撞搅动了“龙卷风巷”的同名风暴。

俄克拉何马州遭受的龙卷风是所有州中最多的,但它在德克萨斯州和堪萨斯州有着密切的联系。虽然龙卷风小巷没有官方边界,但它基本上从阿巴拉契亚山脉延伸到落基山脉,其核心是从南达科他州到德克萨斯州中部的高度活动。”“迪克西巷”是美国另一个经常出现漏斗云的地区,它拥抱着墨西哥湾海岸,也由温暖潮湿的空气流出提供动力。佛罗里达州几乎每天都有夏季雷暴,是龙卷风巷以外最容易发生龙卷风的州。

龙卷风发生时

虽然没有真正的龙卷风季节,但漏斗通常在2月底或3月开始飞行,在4月增加蒸汽,在5月达到峰值。破坏性龙卷风在6月和7月仍然很常见,美国一些地区甚至还会经历第二次龙卷风mini-season在秋天,通常是在九月。

由于龙卷风是靠热空气运行的,所以它们通常会发生下午还是晚上经过几个小时的阳光照射,空气变得足够不稳定,随时会上升。龙卷风最常见的时间是下午5点,其次是下午6点和7点;他们最不常在凌晨3点到9点之间形成。

如何在龙卷风中生存

新奥尔良遭受龙卷风的破坏
新奥尔良龙卷风的余波。 Mark Gstohl/Flickr

无论你是住在龙卷风的热点地区,还是计划去参观,或者只是想做好准备,以下提示是安全度过龙卷风的基础。

避免发射物

极端的风速和吸力使龙卷风成为致命的威胁,但人们面临的主要风险几乎总是飞扬的碎片和倒塌的建筑物。龙卷风可以把任何东西变成导弹,当它们抛掷各种射弹时,往往会穿透建筑物的墙壁,它们在几分钟内将城市夷为平地的能力是众所周知的。如果发布龙卷风警报——意味着附近发现了漏斗云——立即躲避(有关更多安全提示,请参阅疾病控制和预防中心关于为龙卷风做准备.)

在龙卷风中,你的主要目标应该是避免任何飞行或坠落的碎片的路径,这导致了最多的龙卷风相关死亡。如果你在室外,那就意味着要离地面较低,不要躲在桥梁或立交桥下,因为桥梁或立交桥可能会倒塌,实际上会导致风速加快。疾控中心说,也不要试图开车逃离龙卷风。出去找一个开放的,没有树木的地方,没有很多潜在的投射物。掉进沟渠或其他低洼地区,用物体或手臂保护头部。

离开窗户

如果你在室内,第一条规则是避免窗户,因为众所周知,窗户在龙卷风的压力下会破碎。由于强烈的龙卷风可以摧毁整个建筑物,等待一个出来的最好地方是地下室或地窖的内部。如果你不能进入地下,就去一个没有窗户的中央房间,走廊或者最底层的壁橱。为了额外的安全,躲在坚固的东西下面,比如一张沉重的桌子或工作台。但是,如果你在一幢两层楼的大楼里,想想你上面的地板上有什么——钢琴或冰箱之类的重物可能会掉下来。

离开移动房屋

移动房屋是臭名昭著的龙卷风目标,因为它们很容易被狂风掀翻和撕裂。疾控中心和联邦紧急事务管理署建议在龙卷风警报期间离开移动房屋,即使它们被捆绑。如果你能到达最近的地下室,就去地下室,或者只需遵守户外保护自己的规则。

龙卷风过后要保持警惕

当龙卷风消失时,威胁并不一定就结束了。还有更多的可能会形成,即使风暴结束,破坏也可能具有欺骗性的危险性——松动的钉子、破碎的玻璃和倒塌的电线只是隐藏在废墟中的一些风险。看看CDC的龙卷风过后关于下一步操作的提示指南。