空气"打架"竟能制造出地球上最狂暴的龙卷风
看完这篇你会知道冷热空气"打架"加上风切变,是如何一步步把普通雷暴变成地球上最猛烈的旋风的
1999年5月,美国俄克拉荷马州,一根黑色的"手指"从天空伸下来,把整栋房子连根拔起,扔出几百米远。那根"手指",就是龙卷风——风速可以超过每小时480公里,比高铁还快四倍。它到底是怎么诞生的?
冷空气和热空气,为什么会"掐架"?
你有没有发现,夏天开着空调的屋子里,冷气总是往下沉,热气往上飘?大气层里也是一样的道理。在强烈的雷暴天气里,地面被太阳晒得滚烫,热空气像气球一样拼命往上冲;而高空中,有一股来自北方的冷空气压了下来。两股脾气完全不同的空气硬碰硬,场面就乱了。热的要上去,冷的要下来,谁也不让谁,于是整团空气开始在中间"搅动"起来,就像你用勺子搅动一杯奶茶,慢慢地,里面的旋涡越转越快。
这个"搅动"还有一个帮手——风切变。简单说,就是低处的风往东吹,高处的风往北吹,两层风速和方向都不一样,中间的空气被这两股力量一推一拉,自然就开始横着旋转,像一根隐形的"水平滚筒"在空中滚动。
一根"滚筒"是怎么变成竖直大漩涡的?
横着转的空气柱,本来没什么大威胁。但接下来发生的事情才是关键:地面的热空气一个劲儿地往上钻,碰到这根横着的"滚筒",就像用手指顶住一根旋转的筷子,把它的一端往上抬——滚筒就从水平状态被"立"了起来,变成了竖直旋转的气柱。这就是雷暴云里那个巨大旋转气团,气象学上叫"超级单体"的心脏。
旋转气柱越转越快,气压越来越低,就像浴缸放水时中间会出现一个小漩涡,气柱也开始从云底向下延伸,越伸越长,越伸越细,越细转得越快——这和花样滑冰运动员收紧手臂旋转加速是同一个道理。当这根旋转的"尾巴"终于触碰到地面,龙卷风就正式诞生了。整个过程可能只需要几十分钟,但破坏力已经大得惊人。
为什么龙卷风偏偏喜欢美国?
世界上超过75%的龙卷风发生在美国中部,那片地方甚至有个外号叫"龙卷风走廊"。原因其实很简单:那里简直是制造龙卷风的"完美厨房"。落基山脉挡住了西边来的暖湿气流,墨西哥湾又源源不断输送热湿空气往北跑,加拿大那边的干冷空气往南压,三股性格迥异的气流在中部大平原上正面交锋,而且这里地势平坦,没有山丘和森林来"消耗"风速。简单说,食材全、锅够大、火力猛,想不出龙卷风都难。
中国虽然也有龙卷风,但频率和强度比美国小得多,广东、江苏、上海沿海一带是相对高发地带——所以下次在这些地方看到天空出现漏斗状的云,千万不要好奇地靠近拍照。
有意思的是,科学家到现在还没能完全搞清楚,为什么同样的雷暴条件下,有些会生出龙卷风,有些却什么都没有——大自然留给我们的谜题,永远比答案多一个。