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王颢:东方之星沉船-龙卷风的威力到底有多大?

东方之星沉船

6月1日晚,载有456人的“东方之星”客轮在长江湖北石首段倾覆,到6月13号,总人数454人,只有12人获救。沉船原因最多的是龙卷风造成的,当然现在还没有查清楚,不好说只是龙卷风造成的。一般我国龙卷风比较少,人们对其认识没有地震那么深刻,那么到底什么是龙卷风呢。小小科学家博客来科普下:

龙卷风定义

龙卷风,又称龙卷卷风,是一种相当猛烈的天气现象,由快速旋转并造成直立中空管状的气流形成。龙卷风大小不一,但形状一般都呈上大下小的漏斗状,“漏斗”上接积雨云(极少数情况下为积云),下部一般与地面接触并且常被尘土或碎片残骸等包围。

多数龙卷风直径约75米,风速在每小时64千米至177千米之间,可横扫数千米。还有一些龙卷风风速可超过每小时480千米,直径达1.6千米以上,移动路径超过100千米。

虽然除南极洲外的每块大陆有龙卷风,但美国遭受的龙卷风比任何国家或地区都多。除此之外,龙卷风在加拿大南部、亚洲中南部和东部、南美洲中东部、非洲南部、欧洲西北部和东南部、澳大利亚西部和东南部以及新西兰等地区皆常出现。

台湾虽然龙卷风不多见,但根据气象学者研究,嘉南因为平原地形,平均两年会出现一次龙卷风。在2011年5月12日新北市新店区也发生过小龙卷风。2014年7月19日屏东县里港发生过高达50米的陆龙卷。

如何形成

龙卷风往来自于雷暴、超级单体、飑和飓风,许多龙卷风在中气旋的末端出现。通常认为龙卷风在冷空气穿过热空气层令暖空气急速上升时产生。在雷达屏幕上,一个“钩状回波”往往代表了一个可能存在龙卷风的区域。

导致龙卷风出现的一种情况是,地面上的水吸热变成水蒸气上升到温度较低的天空蒸汽层上层后,水蒸气体积缩小比重增大,继而下降。由于蒸汽层下面温度高,下降过程中吸热,再度上升,遇冷后再下降。在如此反复的过程中,气体分子逐渐缩小,最后集中在蒸汽层底层并在此形成低温区。水蒸气向低温区集中,形成云。云团逐渐变大,云内部上下云团上下温差越来越小,水蒸气分子升降幅度越来越大,云内部上下对流越来越激烈,而云下气体分子也不断补充空间,导致大风的出现。由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用,上升气流开始旋转,形成气旋。气旋不断增强并向地面延伸,出现云柱。当云柱到达地面高度时,地面风速急剧上升,龙卷风形成。

我在优酷上传了两个视频,最真实的龙卷风模拟:

还有人造的龙卷风,用加湿器将水打成水雾,然后用风扇制造旋转的空气,跟真实的很像。

龙卷风的危害

龙卷风的风力强大,并且伴随旋转的气旋,可以把中心点的空气吸走,造成中心真空,远远低于正常的大气压。犹如放水时的漩涡,吸力巨大。听老人说,刮龙卷风的时候,稻场的石碾子都能被卷到空中,可见其危害。就像东方之星客轮一样,漂浮在水面上,很容易随着龙卷风旋转,如果没有抛锚下水,很不稳定。我从网上查到资料说,东方之星高13米(型深3.1+10)米,吃水深度2.5米,明显重心偏高,不稳定。如果急转弯或者水下部分突然遇到阻挡,必然会倾覆。

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