美科学家发现龙卷风反常现象？

2005年11月6日,一场龙卷风袭击了美国印第安那州,造成23人死亡。这是该州30多年来所遭遇的破坏最严重的一场龙卷风。但这仅仅是开始,6天以后,9场龙卷风席卷了衣阿华州。再接着,11月15日,一连串雷暴引发了35场龙卷风,横扫其它五州。

在美国,一般认为春季是龙卷风发生的高峰季节,因而人们对秋季就放松了警惕。秋季一些卷风起源于反常的暴风雨。最近的研究证实,与人们以前的认识不同,反常季节和反常模式的暴风雨也很容易孕育出龙卷风。

龙卷风的形成

不管是春季还是秋季,龙卷风不可能产生于晴朗的天空。这些旋转的风形成自雷暴。而雷暴的形成需要三个主要的条件：近地面暖湿的空气,覆盖其上的冷空气以及使潮湿空气上升的动力。“哪儿的空气被迫上升,哪儿就可能产生雷暴”,宾夕法尼亚州立大学的大气科学家Paul Markowski说。

上升的空气会形成云。空气中水汽的凝结会释放热量,这些热量对雷暴的形成很关键。如果此时有第四种因素——空气乱流的存在,问题就严重了。这是因为这些乱流,是从不同的高度、不同的方向以不同的速度吹来的。它能够使一个普通的雷暴旋转起来。从而进一步产生超级单体卷风。乱流使空气旋转起来就象一只旋转的陀螺一样。这时,雷暴中上升的暖气流,吸引旋转的气柱向上移动。科学家认为,正是冷的下降气流与暖的上升气流之间相互抻伸使旋转的气柱成为卷风。

龙卷风的发生区域

美国从德克萨斯州延伸至内布加斯加州的大平原地区,由于具备龙卷风形成的各种条件,获得了“龙卷风带”的称呼。在这一地区,来自墨西哥湾的暖湿气流往北吹,与来自墨西哥高原的干冷气流相遇。两种气流的交接处即形成干线。干线导致暖湿空气上升形成雷暴。同时平原地区逐渐倾斜的地势便于产生强大的乱流,而这正是龙卷风形成所需要的。“龙卷风带比世界上任何其它地方的龙卷风都多,这也是有人形象地称此地区为‘世界龙卷风之都’的原因”,Markowski说。

龙卷风带的卷风大都产生自春季下午形成的旋转雷暴。春季下午太阳有足够长的时间使地面空气升温,地表这些暖和、稀薄的空气的上升,有助于引发一场雷暴。

龙卷风的反常出现

科学家们有关龙卷风的认识大部分来自对龙卷风带超级单体雷暴的研究。但2005年秋天的龙卷风则警告我们,破坏力强的卷风也可以在别的地方形成,有时甚至形成自完全不同类型的雷暴。

2005年11月的某些龙卷风形成于飑线。与超级单体雷暴不同,飑线由排列成带状的雷暴群构成,覆盖范围可达数百英里。

那么飑线能够造成多大的威胁呢？美国印第安那州普渡大学的大气学家Robert J.Trapp与他的同事一起研究了美国1998—2000年的雷暴记录以及3828次龙卷风的影像资料。他们的发现是,飑线常能孕育出龙卷风,特别是在龙卷风带以外的地方,这远超过人们当初的看法。毕竟,他们所研究的那些龙卷风里只有18%是由飑线引起的。但当他们将研究范围限定在特定地区内以后,飑线引发龙卷风的比率就大大提高了。例如,在印第安那州,一半的龙卷风由飑线引起。

防不胜防的龙卷风

这些反常的龙卷风由于在人们放松警惕的时候到来,因而防不胜防。因为飑线中的雷暴常由锋面引起,而不是由地表空气升温引起的。故雷暴可以在任一季节、白天或黑夜发生。很多飑线形成的龙卷风在深夜来临——那时毫无知觉的人们正在熟睡,因而听不见龙卷风的呼啸声或者电视、电台发出的警告,因而损失更大。

另外,飑线里及周围的风常常与飑线相互作用从而能迅速产生一场龙卷风。“由于对于飑线引起的龙卷风,我们既不知道它在一天中的什么时候来,也不知道它在一年中的什么时候来,而且飑线引起龙卷风比超级单子龙卷风形成更快,因而气候预报员无从预测其何时会发生。

尽管大部分飑线形成的龙卷风威力相对较弱,但它也能使未警觉的人丧命。2005年的龙卷风灾难告诉我们,龙卷风可以以更为复杂的方式产生。2005年11月15日的龙卷风形成于飑线,而11月6日的龙卷风形成于一反季节的旋转雷暴。通过区分龙卷风赖以形成的不同雷暴类型,Trapp希望这有助于气象预报机构在灾难发生以前给予人们及时的提醒。