水龙卷是一种漩涡在它形成的初始阶段,空气会绕着它的轴快速旋转。在靠近水面的高度,空气流向涡心的速度会逐渐增大,然后向上爬升。受龙卷风中心气压极度降低的吸引,空气围绕龙卷风中心快速旋转在近地面几十米厚的空气薄层中,气流从四面八方被吸入漩涡底部,然后变成一个绕轴向上的漩涡。当表层水的高温使与之接触的空气升温时,就形成了强对流上升气流。它们非常潮湿,因为大量的水蒸发到温暖的空气中。在上升过程中,空气绝热冷却,水汽凝结,积云形成。如果空气不稳定性达到一定程度,流入的空气可能开始旋转,正是这些旋转的空气演变成最终的水龙卷。
产生龙卷风的条件如下:首先是空气必须有高温、高湿。温度反映热能,空气湿度高一旦发生凝结,就会释放出大量的潜热,转化为动能、位能;其次,必须有很强的积雨云,积雨云是强对流的产物,在强对流运动中容易形成涡环;第三是上升气流和下降气流之间的切变大,也就是说上升气流和下降气流的气流方向相反,各自的速度大,可以形成强切变。
形成分为四个阶段:1.大气的不稳定产生了强大的上升气流。2.由于冷暖空气的相互作用,上升气流在对流层中部开始旋转,形成中尺度气旋。3. 中尺度气旋发展到地面、向上发展,形成龙卷风核心。4.当涡旋到达地面时,地面气压急剧下降,风速急剧上升,形成龙卷风区域。
水龙卷在两种情况下产生:龙卷风和好天气。按形成条件可分为龙卷风水龙卷和晴天水龙卷。
龙卷风和水龙卷经常出现在陆地上,并逐渐向海洋或内陆水域移动一定范围。它们可能出现在雷暴飑线或前进的冷锋中,通常极具破坏性。水龙卷由蛇形漏斗形成、大量初始云和快速涡旋风。龙卷风水龙卷完全形成时,规模非常大,破坏力极强。水龙卷的移动速度通常为15~30节,一般持续时间为30 ~ 60分钟。龙卷风水龙卷的形成与强烈的雷暴有关,通常伴有强风、大浪、大冰雹和频繁而危险的闪电。龙卷风和水龙卷经常发生在中纬度地区,通常在大面积陆地背风海岸附近,如北美东海岸亚洲和澳大利亚。
水龙卷只能在晴天的水面上形成和发展。晴天龙卷风的发生规模通常很小,周期很短、危害性较小。龙卷风的移动速度通常为1015节,持续时间为220分钟龙卷风通常发生在赤道和亚热带地区。它最常见于佛罗里达和北美五大湖附近的水域。
在初始阶段,人们可以 当龙卷风向某一方向移动时,我们看不到它的存在。只有当其低压的冷却作用使空气中的水蒸气凝结并最终形成小水滴时,人们才能看到这种空气的旋流。所以水龙卷刚形成的时候是透明的,几乎看不见。随着水汽的增加,水龙卷逐渐形成可见的轮廓。此时,人们可以看到雷雨云在上端相连、下端延伸到海面的水柱、水龙卷可以把大量的水吸入空气中,但是液态水却可以不要在空中停留很长时间。它只能以雨的形式登陆,所以水龙卷形成后往往会带来暴雨。虽然它整体看起来比陆地龙卷风小,但却更强。水龙卷通常成群出现。
1935年,美国弗吉尼亚州诺福克的龙卷风出海,损毁码头和船只。
2016年,一场海上龙卷风袭击了英国东部靠近大海的萨福克郡,天空中出现了巨大的涡旋云柱。
水龙卷经过海面时,由于其巨大的吸附力,会对珊瑚礁造成严重的破坏。扰乱海底平衡,对海洋生态造成影响。
水龙卷的移动路径一般为直线,平均移动速度约为每小时50公里;水龙卷一般是垂直向下的,但有时因为上面的风比地面的风大,它的上部会向气流方向倾斜,一般可以根据它的倾斜方向来判断移动路径。在水上船上遭遇龙卷风、人员应尽可能避免靠近,并及时避开龙卷风路径的垂直方向,防止因未能避开而造成损失。
水龙卷的概述图
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