自然災害是自然界中所發生的異常現象,自然災害對人類社會所造成的危害往往是觸目驚心的。它們之中既有地震、火山爆發、泥石流、海嘯、台風、洪水等突發性災害;也有地麵沉降、土地沙漠化、幹旱、海岸線變化等在較長時間中才能逐漸顯現的漸變性災害;還有臭氧層變化、水體汙染、水土流失、酸雨等人類活動導致的環境災害。從科學的意義上認識這些災害的發生、發展以及盡可能減小它們所造成的危害,已是人類社會的一個共同課題。
暴怒的獅子——龍卷風
龍卷風是一種強烈的、小範圍的空氣渦旋,是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的,由雷暴雲底伸展至地麵的漏鬥狀雲(龍卷)產生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,最大可達100米每秒以上,一般伴有雷雨,有時也伴有冰雹。
龍卷風影響範圍雖小,但破壞力極大。它往往使成片莊稼、成萬株果木瞬間被毀,令交通中斷,房屋倒塌,人畜生命遭受損失。龍卷風的水平範圍很小,直徑從幾米到幾百米,平均為250米左右,最大為1千米左右。在空中直徑可有幾千米,最大有10千米。極大風速每小時可達150千米至450千米,龍卷風持續時間,一般僅幾分鍾,最長不過幾十分鍾,但造成的災害很嚴重。
看過電影《龍卷風》的人一定記得其中的許多場景。有一個情節是龍卷風襲擊了農場,一頭強壯的牛被卷到空中,隨風旋轉;莊稼被一掃而空;一棵大樹被連根拔起,像一棵草一樣被拋到了很遠的地方;一輛飛馳中的汽車被風卷起,摔成一堆廢鐵……這些雖然是電影特技,但的確真實地反映了龍卷風的神奇威力。
那麼,龍卷風的這種令人驚懼的威力是怎樣產生的呢?為什麼龍卷風又如此短促呢?人們經過長期的觀察研究,對龍卷鳳產生的原因已經有所了解。龍卷風其實就是產生在雷雨雲中的一種急速旋轉的空氣旋渦。這種空氣旋渦像一隻巨大的漏鬥從雲底伸下來,有時伸伸縮縮地懸掛在雲下;有時則拉得長長的以致觸到地麵,就像大象的鼻子一樣。
龍卷風常發生於夏季的雷雨天氣時,尤以下午至傍晚最為多見。襲擊範圍小,龍卷風的直徑一般在十幾米到數百米之間。龍卷風的生存時間一般隻有幾分鍾,最長也不超過數小時。風力特別大。破壞力極強,龍卷風經過的地方,常會發生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建築物等現象,有時把人吸走,危害十分嚴重。
1970年5月27日,龍卷風在湖南澧縣刮起來了,一個30多米高、幾十平方米大的水柱在澧水江心被卷起,在短短的時間內河底竟然都露了出來。
在上海青浦的一次龍卷風中,一位正在駕駛室值班的輪船駕駛員親身經曆了龍卷風的突然襲擊。龍卷風吹過後,他打開駕駛室艙門一看,發現駕駛室已脫離船體,被搬到離河很遠的岸上,而他卻安然無恙,毫發無損。
龍卷風長期以來一直是個謎,正是因為這個理由,所以有必要去了解它。龍卷風的襲擊突然而猛烈,產生的風是地麵最強的。由於它的出現和分散都十分突然,所以很難對它進行有效的觀測。
龍卷風的風速奇大無比,根本不能用風速儀直接測定,即使是最堅固的儀器,也會被龍卷風打得粉身碎骨。人們想知道風速,隻能用間接的辦法,就是到被它破壞的現場去估算它的最大風速。據估計,龍卷風速度可達每秒100~200米,幾乎不比聲速遜色。如此巨大的速度,使得一根鬆樹棍在龍卷風的驅動下,可以擊穿1厘米厚的鋼板;一片三葉草借助龍卷風的力量能深深地嵌入泥牆。
龍卷風的風速究竟有多大?沒有人真正知道,因為龍卷風發生至消散的時間短,作用麵積很小,以至於現有的探測儀器沒有足夠的靈敏度來對龍卷風進行準確的觀測。相對來說,多普勒雷達是比較有效和常用的一種觀測儀器。多普勒雷達對準龍卷風發出的微波束,微波信號被龍卷風中的碎屑和雨點反射後重被雷達接收。如果龍卷風遠離雷達而去,反射回的微波信號頻率將向低頻方向移動;反之,如果龍卷風越來越接近雷達,則反射回的信號將向高頻方向移動。這種現象被稱為多普勒頻移。接收到信號後,雷達操作人員就可以通過分析頻移數據,計算出龍卷風的速度和移動方向。
然而,關於龍卷風形成的具體原因,長期以來眾說紛紜,至今還沒有一個定論令眾人信服。但這並不妨礙對這種自然現象的模仿和利用。隨著人們對龍卷風研究的深入,真正的龍卷風也一定能為人所用,變害為寶。