龙卷风

据美国《连线》杂志网站报道，美国科学家最近将启动一个名“龙卷风2”的大型研究项目，以期弄清龙卷风到底是如何形成的。该研究项目耗资900万美元，是美国历史上规模最大、费用最昂贵、技术含量最高的龙卷风研究项目。

 

美国国家科学基金会近期将启动“龙卷风2”研究课题，共有一百多位科学家参与该课题研究。该项目将配置40台观测车辆，每台车上装备有雷达、风速计等设施，此外无人驾驶飞机、固定传感网络等诸多先进设施或技术都将应用于此项研究。科学家们将在一个月的时间里，利用上述设备跟踪研究一种被称为“超级单体”的巨型云层结构。这种“超级单体”经常会产生龙卷风。因此，科学家们希望能够通过这种机动观测车搜集到关于“超级单体”的各种数据资料。美国国家科学基金会对“龙卷风2”项目共投资了900万美元。40台观测车全部将部署于俄克拉荷马州大草原之上进行跟踪研究。科学家希望在计划实施的一个月内，能够观测到20个正在形成龙卷风的风暴。

 

根据“龙卷风2”研究计划，最理想的结果就是搜集到有价值的、清晰的高分辨率数据，气象学家然后根据这些数据来研究为什么有些风暴会产生致命的破坏，而大多数都仅仅形成一种威胁。据俄克拉荷马大学气象学家豪伊-布鲁斯特恩介绍，“以前从来没有把这么多科学家同时集中起来研究同一个风暴。我们必须要观测龙卷风形成过程的每一个细节中不同的变化。”在所有气象现象中，龙卷风之所以引起了科学家们特别的关注，因为它们总是无法预测、而且风力猛烈、覆盖面广。早在1994年到1995年间，科学们就曾实施过“龙卷风1”项目，但收获不大。

 

研究龙卷风最关键的技术就是雷达。“龙卷风2”项目将使用10种不同类型的机动雷达系统，每个雷达系统负责观测不同的波长。科学家们将会把多普勒雷达或X波段车载多普勒仪安装于巨型卡车之上，放置于距离巨型风暴形成地大约10到20千米处进行监测。这种全副武装的车辆通常也被称为“中尺度网”(mesonet)。随着车辆的机动观测，被称为“附属网”(sticknet)的固定传感网络将通过两者之间的传输线路及时搜集所有可能受到风暴影响的数据。虽然有人担心这些观测车可能会被风暴卷走，但布鲁斯特恩相信它们应该可以抗得住暴风的袭击。龙卷风的袭击范围相对较小，它们的直径一般在十几米到数百米之间。龙卷风的存在时间一般也只有几分钟，最长也不会超过数小时。

 

龙卷风的形成原因长期以来一直是一个谜，正是因为这个原因，科学家们一直试图去了解它。龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测。龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。

 

龙卷风经过的地方，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，有时把人吸走，危害十分严重。在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失。龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋，是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷)产生的强烈的旋风，其风力可达12级以上，一般伴有雷雨，有时也伴有冰雹。龙卷风常发生于夏季的雷雨天气时，尤以下午至傍晚最为多见。