APP下载

风的力量

2022-03-15赵天

奥秘(创新大赛) 2022年2期
关键词:强台风龙卷风风速

●赵天 编

大自然有一种看不见、摸不着,却异常强大的力量,它来无影去无踪,在它心情好时,可以为人类带来宝贵的能源;当它大发雷霆时,却也威胁着我们的生产生活。这种力量叫风。风是由空气流动引起的一种自然现象,风力发电能点亮千家万户,而台风、龙卷风等自然灾害,则让人类防不胜防,损失惨重。

风是什么?

风是地球上的一种空气流动现象,一般是由太阳辐射热引起的。太阳光照射在地球表面上,使地表温度升高,地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后,低温的冷空气横向流入,上升的空气因逐渐冷却变重而降落,由于地表温度较高又会加热空气使之上升,这种空气的流动就是风。

天空中,集结的水蒸气结成水时,体积缩小,周围水蒸气前来补充,也会形成风。

随着四季变换,风由大海吹向陆地,或从陆地吹向大海。夏天地面温度高,空气、水蒸气膨胀上升,海面比重大的空气、水蒸气补充地面空气空间;海面温度低空气收缩,地面上因温度高而膨胀上升的空气、水蒸气补充海面空气空间,故而风由大海吹向陆地。冬天则反过来,海面温度高空气上升,地面温度低空气补充海面空间,故而风由陆地吹向大海。

风的类型

因风速大小、方向还有湿度等的不同,会产生许多类型的风:

阵风:当空气的流动速度时大时小时,会使风变得忽而大,忽而小,吹在人的身上有一阵阵的感觉,这就是生活中所说的阵风。气象学上,风速通常指2分钟内的平均情况,而风速时大时小,阵风速指这段时间里最大的瞬时风速。如果天气预报表示,今天风力4~5级,阵风6级,就是说今天平均风力4~5级,最大瞬时风力可达6级。

旋风:当空气携带灰尘在空中飞舞形成漩涡时,就是旋风。

焚风:当空气跨越山脊时,由于空气下沉,背风坡上容易发生一种暖(或热)而干燥的风,就叫焚风。

台风:发生在热带海洋上的大气涡旋,所以又叫热带气旋。当涡旋中心最大风力达到8级以上时,就叫台风;中心最大风力在6~7级叫弱台风;中心最大风力达8~12级时,叫强台风。

龙卷风:从积雨云中伸向地面的一种范围很小,破坏力极大的空气涡旋。发生在陆地上的叫陆龙卷,发生在海洋上的叫海龙卷,又叫水龙卷。龙卷风是一种旋转力很强的猛烈风暴,风速最大可达每秒100米以上。

山谷风:在山区,白天风沿山坡、山谷往上吹,夜间则沿山坡、山谷往下吹。这种在山坡和山谷之间,随昼夜交替而转换风向的风叫山谷风。

海陆风:在近海岸地区,白天风从海上吹向陆地,夜间又从陆地吹向海上,这种昼夜交替、有规律地改变方向的风称海陆风。

冰川风:在白昼和夜间,顺着冰川沿下坡方向吹的浅层风。

季风:随着季节交替,盛行风向有规律地转域的风。在冬季,空气从高压的陆地流向低压的海上,这叫冬季风;在夏季,风从海上吹向陆地,叫夏季风。我国是季风显著的国家,冬季多偏北风,夏季多偏南风。这就给我国大部分地区带来了冬干夏湿的季风气候特色。

信风:在低层大气中,从副热带高压吹向赤道地区广大区域内的持继性风。在北半球,信风盛行风是东北;而在南半球则是东南。信风的特征是具有高度经常性,朝一个方向以几乎不变的力量整年吹。

反信风:在赤道区域上升的热空气到了大气上层分向两级流动,这种气流就称反信风。由于地球自转的作用,反信风在北半球偏右,在南半球偏左。反信风不断把空气带到纬度30°~35°之间的地带,构成空气聚积的状态,形成副热带高压带。所以在此区域沙漠较多。

以上类型的风中,只有台风和龙卷风是真正的威胁。

台风

台风,是热带气旋的一个类别。在气象学上,按世界气象组织定义:热带气旋中心持续风速在12~13级(即每秒32.7米至41.4米)称为台风或飓风。

台风与飓风二者没有本质区别,只是不同地域称呼不同。台风指在西北太平洋和南海生成及活动的热带气旋,而飓风指在中东太平洋和北大西洋上生成及活动的热带气旋。

从等级划分来看,风力在12级以上的台风分为三个等级,而飓风等级更多,上限也更高。一级飓风相当于台风或强台风,二级飓风相当于强台风,三级飓风相当于强台风或者超强台风,四级和五级飓风则相当于超强台风。

台风等级

按照强度,台风可分为六个等级:热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风:

热带低压,最大风力6~7级(10.8~17.1米/秒),树木摇摇晃晃;

热带风暴,最大风力8~9级(17.2~24.4米/秒),树叶飞天;

强热带风暴,最大风力10~11级(24.5~32.6米/秒),树木被吹断;

台风,最大风力12~13级(32.7~41.4米/秒),屋顶砖掉了、电杆倒了;

强台风,最大风力14~15级(41.5~50.9米/秒),具有灾难性;

超强台风,最大风力≥16级(≥51.0米/秒),具有严重灾难性。

台风带来的灾害

台风灾害主要是在台风登陆前和登陆后引起的。台风引起的直接灾害通常由狂风、暴雨、风暴潮三方面造成

一是狂风。台风风速大都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。据测,当风力达到12级时,垂直于风向平面上每平方米风压可达230公斤。因此当超强台风来临时,其带来的狂风及其引起的巨浪可以把沿海船只抛起乃至拦腰折断,也可把巨轮推入内陆;也足以损坏甚至摧毁陆地上的建筑、桥梁、车辆等。特别是在建筑物没有被加固的地区,造成的破坏更大。大风也可以把杂物吹到半空并使其高速飞行,危及行人生命财产安全,使户外环境变得非常危险。

二是暴雨。一次台风登陆,降雨中心一天中可降下100~300毫米,甚至500~800毫米的大暴雨。台风暴雨造成的洪涝灾害,来势凶猛,破坏性极大,是最具危险性的灾害。

三是风暴潮。当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压的作用,使海水向海岸方向强力堆积,潮位猛涨,水浪排山倒海般向海岸压去。强台风的风暴潮能使沿海水位上升5~6米。如果风暴潮与天文大潮高潮位相遇,能产生高频率的潮位,导致潮水漫溢,海堤溃决,冲毁房屋和各类建筑设施,淹没城镇和农田,造成大量人员伤亡和财产损失。

另外,台风的这些灾害极易诱发城市内涝、房屋倒塌、山洪、泥石流等次生灾害。

防范台风,陆地居民要做到

1.及时收听、收看或上网查阅台风预警信息,了解政府的防台行动对策。

2.关紧门窗,紧固易被风吹动的搭建物。

3.从危旧房屋中转移至安全处。

4.处于可能受淹的低洼地区的人要及时转移。

5.检查电路、炉火、煤气等设施是否安全。

6.幼儿园、中小学校应采取暂避措施,必要时停课。

7.露天集体活动或室内大型集会应及时取消,并做好人员疏散工作。

防范台风,海上人员要做到

1.台风来临前,船舶应听从指挥,立即到避风场所避风。

2.万一躲避不及或遇上台风时,应及时与岸上有关部门联系,争取救援。

3.等待救援时,应主动采取应急措施,迅速果断地采取离开台风的措施,如停(滞航)、绕(绕航)、穿(迅速穿过)。

4.强台风过后不久的风浪平静,可能是台风眼经过时的平静,此时泊港船主千万不能为了保护自己的财产,回去加固船只。

5.有条件的可在船舶上配备信标机、无线电通讯机、卫星电话等现代设备。

6.在没有无线电通讯设备的时候,当发现过往船舶或飞机,或与陆地较近时,可以利用物件及时发出易被察觉的求救信号,如堆“SOS”字样,放烟火,发出光信号、声信号,摇动色彩鲜艳的物品等。

龙卷风

龙卷风是发生于直展云系底部和下垫面之间的直立空管状旋转气流,是一类局地尺度的剧烈天气现象,可见于热带和温带地区。龙卷风的季节性较弱,春季、夏季、秋季均可发生。

龙卷风的生成

龙卷风是近地面不稳定能量在很小的区域内集中释放的一种形式,其生成原因在大气微物理学方面没有明确结论,但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关,且可大致分为四个阶段:

1.对流系统带来大气中的不稳定能量,并引发上升气流。

2.上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度,即在水平方向开始旋转。

3.该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展,在对流层中层形成龙卷核心。

4.在对流系统前部下沉气流的作用下,龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷风。

龙卷风的分类

按形态和产生环境,龙卷风可以分为多漩涡龙卷、陆龙卷、水龙卷等。

多漩涡龙卷风是包含次级涡旋的龙卷风。次级涡旋通常在主涡旋接触下垫面后生成,数量在2到5个不等,围绕主涡旋旋转且不易通过观察辨别。

水龙卷或海龙卷是水上的龙卷风,通常为非超级单体龙卷。世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。水龙卷的破坏性比超级单体龙卷要小,但仍然是危险的。水龙卷能吹翻和毁坏船只,移动至陆地时会造成更大的破坏。

陆龙卷是产生于陆地的非超级单体龙卷。陆龙卷和水龙卷有一些相同的特点,例如强度较弱、持续时间短、冷凝形成的漏斗云较小且经常不接触地面等。陆龙卷和雷暴等剧烈天气没有关联,但依然会带来气象灾害,例如强风,并造成破坏。

龙卷风的等级

龙卷风的等级是由藤田级数划分,由芝加哥大学的美籍日裔气象学家藤田哲也于1971年所提出。

等级F0:风速105~137公里/每小时。受害状况:程度轻微。烟囱、树枝折断,根系浅的树木倾斜,路标损坏等。

等级F1:风速138~177公里/每小时。受害状况:程度中等。房顶被掀走,可移动式车房被掀翻,行驶中的汽车刮出路面等。

等级F2:风速178~217公里/每小时。受害状况:程度较大。木板房的房顶墙壁被吹跑,可移动式车房被破坏,货车脱轨或掀翻,大树拦腰折断或整棵吹倒。轻的物体刮起来后像导弹一般飞舞,汽车翻滚。

等级F3:风速218~266公里/每小时。受害状况:程度严重。较结实的房屋的房顶墙壁刮跑,列车脱轨或掀翻,森林中大半的树木连根拔起。重型汽车刮离地面或刮跑。

等级F4:风速267~322公里/每小时。受害状况:破坏性灾害。结实的房屋如果地基不十分坚固将刮出一定距离,汽车像导弹一般刮飞。

等级F5:风速超过322公里/每小时。受害状况:毁灭性灾难。坚固的建筑物也能刮起,大型汽车如导弹喷射般掀出超过百米,树木刮飞,是让人难以想象的大灾难。电影《龙卷风》中将F5级龙卷风称为“上帝之指”,意指上帝用其手指翻弄地球。总之,其横扫之处无所幸免。

龙卷风发生时的避险与自救

1.龙卷风出现时天空往往一片漆黑(云层低而深厚、亮度差)、电闪雷鸣、风雨交加。以春末到秋初最常见,在一天中以下午至傍晚和凌晨至早晨出现最多。当看到天空有类似的征兆就要引起注意。人群应立刻离开危险房屋、活动场所或其他简易临时住处,到附近比较坚固的房屋内躲避。在公共场所,要服从指挥,有秩序地向指定地点疏散。躲避龙卷风最为安全的地方是位于地下的空间或场所(如地下室或半地下室),地面上所有建筑物此时都不是安全的躲避场所。

2.在野外遇到龙卷风袭击时,不必惊慌失措,应迅速朝龙卷风移动方向的垂直方向跑动,伏于低洼地面、沟渠等,但要远离大树、电线杆、广告牌、围墙等,以免被砸、被压或发生触电事故。如在汽车中,应及时离开,到低洼地躲避,因为汽车本身没有防御龙卷风能力,一旦汽车和人同时被龙卷风卷起,危害更大。

3.在家遇到龙卷风时,远离和龙卷风同方向的窗、门、房屋的外围墙壁,尽可能在龙卷风相反方向角落或比较坚固的小房间抱头蹲下,保护好自己的头部。在楼上,特别是农村的楼房内,应立即暂避到一楼比较坚固的桌子底下或厕所、储物间内。

4.在遭遇龙卷风和发生房屋倒塌、电杆折断的情况下,应及时切断电源,以防触电和引发火灾事故。如果是化工生产企业遭受龙卷风袭击,应及时关闭有毒化学物品阀门,控制化学物品泄漏,防止污染源向土壤和水面扩散,必要时组织附近市(村)民紧急转移。

5.由于龙卷风的风力特别大,具有巨大的破坏作用,龙卷风经过的区域内,房屋等建筑物常会遭受不同程度的破坏,甚至发生倒塌。因此,受龙卷风影响地区的群众,尤其是家庭、邻里之间在灾后第一时间的自救互救可最大限度减少人员伤亡。被埋压人员要保持清醒头脑,尽快设法脱离险境,如果不能自我脱险,应尽量创造和扩大安全生存空间,减少对身体的挤压,特别是腹部以上身体部位的压物要清除或移开,加强对头部及口、鼻等器官的自我保护,等待救援。救援时要讲究方法,首先应使被救者暴露头部,保持呼吸畅通,如有窒息,应立即进行人工呼吸。其次不可生拉硬扯或使用利器硬挖被埋者,以免造成进一步的损伤,同时将伤重者及时送医院抢救。

猜你喜欢

强台风龙卷风风速
龙卷风
卷卷龙卷风日
坏脾气的龙卷风
2006—2016年平凉市风速变化特征分析
14级台风袭日致11死600伤
原州区近30年风的气候变化特征分析
超强台风
风速概率分布对风电齿轮
《函数》测试题
超级威力龙卷风