龙卷风的预测和检测

文摘   2025-01-16 23:39   四川  
一、龙卷风爆发
龙卷风爆发是指在一个地区发生多场龙卷风,通常是由于嵌入同一天气尺度天气系统中的雷暴造成的。根据报告的龙卷风数量对爆发进行分类:小型(6 到 9 个龙卷风)、中型(10 到 19 个)和大型(超过 20 个龙卷风)。
在大多数龙卷风日,只有相对较小的地区具备促进龙卷风发展的必要条件。这种对齐通常只持续一个下午的一小部分。因此,只有在这个地区形成的两到三个风暴才有可能产生龙卷风。这些漩涡中的大多数是微弱的,但一个或多个可能是强的。大多数发生在下午中午到晚些时候的一到两个小时内。像这样的情况每年会引起几次小型局部爆发。
二、龙卷风预测和检测
预测龙卷风可能发生的第一步是确定条件有利于强雷暴发展的区域。这种风暴发生的基本成分是对流层中层的凉爽、干燥的空气叠加在地表附近一层潮湿、条件不稳定的空气上。
当大气变得不稳定到足以形成强大的大型上升气流和下降气流(如红色和蓝色箭头所示)时,就会形成一个高耸的雷云。有时,上升气流的强度足以将云的顶部延伸到对流层顶,即对流层(或大气的最低层)和平流层之间的边界。
通常导致雷暴发展的条件发生在边界线或锋面的温暖侧,该边界线将寒冷干燥的空气与温暖潮湿的空气分开。大气中存在的不稳定程度是通过划分两个气团的锋面边界上的温度和湿度的对比来近似的。要使风暴产生龙卷风,必须存在其他因素。其中最重要的是低层和中层的转向风廓线(即风的逐渐移动,北半球顺时针方向,南半球逆时针方向,高度增加),以及高空的强风。这两种风的作用对于在空气中提供所需的旋转都是必要的,最终可能以龙卷风告终。为雷暴提供动力的强烈温差可以提供转向风廓线,而急流(位于对流上半部分的高速空气细带)可以提供高空风。
为了产生龙卷风,随着不断发展的风暴经历几个不同的发展阶段,弥散自旋必须集中在一个小区域内。风暴中首次出现旋转是由于强烈、持续的上升气流与吹过风暴和周围吹来的风相互作用引起的。随着风速的增加,随着风向从东南转向南,然后转向西(在北半球),随着对流层下半部分高度的增加,旋转加剧。
美国的预报员已经学会了仔细监测不稳定地区的风廓线,并估计温度和风在一天中将如何演变,同时跟踪急流的运动和强度。借助现代观测系统,例如垂直指向的雷达(称为风廓线仪)和卫星上的成像系统,可以测量水蒸气通过地球大气层的流动,预报员通常可以提前 1 到 7 小时确定有利于龙卷风形成的条件。此信息作为龙卷风手表传输给公众。当目视或天气雷达发现龙卷风时,会发布龙卷风警告。
一旦强雷暴开始形成,国家气象局的地方办公室就会使用卫星传感器的图像,最重要的是,雷达的图像来监测雷暴的发展。这些使预报员能够跟踪风暴的演变并估计其强度。过去,天气监测雷达仅提供有关风暴中降雨强度的信息。然后,天气预报员必须从间接证据中推断出风暴上升气流中旋转的开始,例如当降水开始围绕上升气流弯曲以产生“钩状回波”时,即从主风暴流出并包裹在上升气流周围的钩状降水区域。这种推论非常主观,容易出现误报或非常短的通知警告。今天,现代天气监测雷达不仅提供有关风暴降雨强度的信息,还利用多普勒原理来感知雷暴中的风。风速由雨滴和风携带的其他粒子反射的无线电波确定。

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