生命科学 医药健康 基础科学 工程技术 信息科学 资源环境 前沿交叉 政策管理
 
论文作者:Nathan Snook 期刊:GRL 发布时间:2009-1-11 22:43:5
雨滴大小影响龙卷风形成


大雨滴能够引发龙卷风。图为2004年5月发生在美国堪萨斯州的一次龙卷风。(图片提供:Eric Nguyen/Corbis)

 
研究人员利用高分辨率计算机模拟发现,暴风云中的雨滴或冰雹大小将对天气造成影响,从而决定最终是形成一次猛烈的雷暴,还是更加具有破坏性的龙卷风。尽管想要控制或防止这些极端天气还有很长的路要走,但新的发现使科学家能够更好地了解这些猛烈暴风雨的形成机制。
 
每年大约有800多次龙卷风“落户”美国,并导致数百人的死亡以及数十亿美元的财产损失。在对这些暴风雨进行长期不懈的研究后——包括驾驶着满载仪器设备的车辆追逐它们,研究人员已经知道,当温暖而潮湿的空气在一个冷面——即人们所说的干线——前聚集时便会引发龙卷风。一段时间以来,科学家一直在怀疑云层中水滴的大小对龙卷风的生成也起到了一定作用。然而迄今为止,没有人能够对雨滴进行跟踪,从而确定它们如何释放出如此强大的能量。
 
在功能更为强大的超级计算机的帮助下,美国诺曼市俄克拉何马大学的两位气象学家终于准确地完成了这项任务。Nathan Snook和Ming Xue利用6种不同的潜在龙卷风素材——大冰雹、小冰雹、大雨滴、小雨滴、大的冰雹和雨滴混合物以及小的冰雹和雨滴混合物——进行了模拟研究。在2008年12月20日出版的《地球物理学研究快报》上,研究人员报告说,“超级细胞”——能够形成龙卷风的一类暴风云——的形成对于水滴的大小是非常敏感的。如果水滴的体积足够大,周围的空气便开始呈现出常见的气旋模式。这是因为大冰雹、大雨滴甚至大的混合物能够耐得住蒸发作用,从而冷却了暴风雨下方的少量空气。而轮流出现的更加温暖的空气则使得暴风雨能够一直与上升气流低位的空气相接触——龙卷风的气旋模式便也在这里形成,从而为龙卷风提供了吸力。与此形成对照的是,小冰雹、小雨滴甚至小的混合物往往会陆陆续续蒸发,以至于在着陆之前便已损失了大部分能量。
 
柯林斯堡市科罗拉多州立大学的气象学家William Cotton指出,这些“扎扎实实”的研究工作完全基于“非常复杂精密的模拟分析”。他说,这一发现表明小雨滴会加速蒸发,“从而逐渐减少了形成龙卷风的几率”。Cotton强调,有朝一日,这样的认识将帮助科学家抑制龙卷风的形成,但由于“除了雨滴大小以及降雨速度外,暴风雨还受到其他许多因素的影响,因此这项成果何时能够派上用场还很难说”。(来源: 科学时报 群芳)
 
(《地球物理学研究快报》(GRL),doi:10.1029/2008GL035866,Nathan Snook,Ming Xue)
 
更多阅读(英文)
 
GRL发表论文摘要
发E-mail给: 
    
| 打印 | 评论 | 论坛 | 博客 |
相关论文 一周论文排行

小字号

中字号

大字号