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龙卷风生成于近地面而非高处云层
发布时间:2019-08-12
 

长期以来,科学家一直认为龙卷风是在距地面几千米高的风暴云中形成的,随后向下旋转形成漏斗状,最后在地面着陆。这个理论与风暴追逐者通常在现场观察到的现象一致:目击者一般看到的都是漏斗云逐渐下降,直到与地面接触为止。但最近美国俄亥俄大学的科学家通过研究发现,龙卷风形成于近地面。

科学家在20世纪70年代的研究表明,龙卷风是风从地面以上数公里处旋转形成的。当时的理论认为,漏斗状的龙卷风从下层吸入空气,然后不断下降,直到接触地面。大多数气象学家已经接受了这个龙卷风形成的理论,但是从雷达快速扫描获取的最新观测数据开始改变科学家的看法。

该研究将新型多普勒雷达获取的信息与超级单体雷暴中生成的龙卷风照片和视频结合起来进行分析,结果发现情况正好相反:龙卷风是在近地面生成的。

2013年5月31日,埃尔里诺(El Reno) 龙卷风在美国俄克拉荷马州中部生成。这是有记录以来宽度最大的龙卷风,最大宽度达4.2公里,每小时风速超过480公里,是历史上风速第二快的龙卷风。当时,美国俄亥俄大学的气象学家亚娜·豪泽和俄克拉荷马大学的一组研究人员正好在用一种新型移动多普勒雷达系统监测风暴,该系统可每30秒测量一次龙卷风风速。而阿巴拉契亚州立大学的地理学家安东·西蒙也一直在追踪埃尔里诺风暴,并且收集了数百张照片以及不少视频。

当豪泽将雷达数据与西蒙收集的图片进行对比时,她发现,在雷达探测到该龙卷风的几分钟前,从图片上可以清晰地看到地面处的龙卷风。分析结果表明,龙卷风首先在地面或近地面处生成发展,而不是在距地面几千米高的云层中生成。这种情况在研究者分析的四个龙卷风案例中无一例外。也就是说,龙卷风是“自下而上”形成,而非“自上而下”。

研究者表示,预报员通常根据雷达观测到的地面上空出现的快速旋转的风场来发布龙卷风预警,但这项研究的结果表明这种预报方式必须被重新评估。

该研究对于预报员发布龙卷风预警具有重要意义。预报员一般根据云层中的风速来发布龙卷风预报,但当龙卷风在近地面生成时,风速可能已经非常快了,因此这时发布龙卷风预警可能已经迟了。“我们需要重新考虑解释龙卷风形成原因的范例,尤其需要将此信息传达给那些发布预警的预报员。”豪泽说。