龙卷风是如何工作的

如果你曾经在浴缸里看到过漩涡形成或在排空浴缸时下沉水，那么你就见证了龙卷风的基本原理。排水沟的漩涡，也被称为涡，是由于排水管在水体中产生的下沉气流而形成的。向下流入排水沟的水开始旋转，当旋转加速时，一个漩涡就形成了。

为什么水开始旋转?有很多解释，但这里有一种思考方式。想象你自己是水中的一个粒子，突然被排水管产生的吸力拉了过去。一开始，你会发现自己加速奔向下水道。然后，毫不夸张地说，有一个转折。由于你之前的动量和同时冲向排水口的其他粒子的数量，当你到达时，你很可能会被推到吸力点的一边。这种偏转使你沿着螺旋路径进入吸力点，就像飞蛾盘旋着飞向光线。一旦螺旋从一个方向开始，它就会影响所有到达的其他粒子。一种非常强烈的螺旋趋势由此产生。最终，有足够的螺旋能量形成漩涡。

漩涡显然是一种常见的现象。毕竟，你总是在浴缸和水槽中看到它们。很小尘暴有时会在风吹过炎热的沙漠时形成野火已知会产生火焰和灰烬的上升漩涡吗火旋转．科学家们甚至观察到尘暴在继续火星和发现太阳能龙卷风从太阳．

在龙卷风中，除了空气而不是水之外，发生的事情和我们的浴缸一样地球的风的模式是由低压中心决定的，低压中心从周围地区吸引凉爽、高压的空气。这一气流将低压空气推向更高的海拔，但随后空气被加热，并被后面的所有空气向上推动。龙卷风内部的气压比周围空气的气压低10%，导致周围空气以更快的速度涌入。

龙卷风不是突然形成的——它们是在雷暴中形成的，在雷暴中，已经有一股稳定的、向上的、低压的温暖气流开始形成龙卷风。这有点像一场摇滚音乐会引发了一场骚乱。情况本来就不稳定;他们只是升级为更危险的事情。

雷暴本身的形成就像其他许多风暴一样云一股温暖潮湿的气团上升并冷却，导致水但是，如果上升气流继续，云团将继续增长，并上升到40000英尺（12192米）或更高的高度对流层这是我们生活的大气层的最底层。典型的雷雨云可以积聚大量的能量。如果条件合适，这些能量会在云中产生巨大的上升气流，但这些能量从何而来?

水蒸气在空气中凝结时就形成了云。这种物理状态的变化释放出热量，而热量是能量的一种形式。雷暴的大量能量是云凝结形成的结果。每克水凝结产生约600卡的热量，另外每克水的80卡热量来自上层大气的冻结。这种能量增加了上升气流的温度，以及空气向上和向下运动的动能。雷暴平均释放约1,000万千瓦时的能量，相当于一枚2万吨的核弹头[来源:大英百科全书］．

在超级单体雷暴在美国，上升气流尤其强劲。如果它们足够强大，就会形成空气漩涡，就像水槽中的水漩涡一样。这种龙卷风的前兆被称为中气旋通常2到6英里（3到10公里）宽。一旦中气旋形成，大约有50%的几率在30分钟内升级为龙卷风。

有些龙卷风是由一个单一的漩涡组成的，但有些时候是多重的吸入漩涡绕着龙卷风的中心旋转。这些风暴中的风暴可能较小，直径约为30英尺(9米)，但它们的旋转速度非常强劲。

龙卷风从雷雨云中向下延伸，形成一条巨大的旋转的空气绳。风速在200到300英里/小时（322到483公里/小时）的范围内并不罕见。如果漩涡触及地面，则旋转的风速（以及上升气流和压差）会降低可能造成巨大的破坏，拆毁房屋并投掷可能致命的碎片。

龙卷风的路径是由其母雷雨云的路径控制的，而且它经常看起来是跳跃的。当涡流受到扰动时，就会发生跳变。你可能已经看到，在浴缸里搅乱漩涡很容易，但它会重新形成。同样的事情也会发生在龙卷风的漩涡上，导致它沿着其路径坍塌和重新形成。

较小的龙卷风可能只会持续几分钟，覆盖不到一英里的地面。然而，更大的风暴可以在地面停留数小时，覆盖超过90英里(150公里)，并在沿途造成几乎连续的破坏。

在这一点上，你可能想知道龙卷风最终是如何消散的。科学家们仍在争论这些致命风暴是如何死亡的，但最主要的怀疑之一不是别人，正是母雷暴:旋转中气旋。龙卷风需要不稳定性和旋转。破坏气流，带走湿气或破坏不稳定的冷热空气平衡，气流就无法运转。通常，龙卷风会因为寒冷而死亡流出降水量下降造成的空气质量下降打破了平衡。

龙卷风是最危险的风暴之一世界而且，当气象学家努力通过早期预警它有助于根据风暴的严重程度和潜在损失对其进行分类。龙卷风最初是根据Fujita规模以其发明者、芝加哥大学气象学家藤田西奥多的名字命名。气象学家在1971年根据风速和龙卷风造成的破坏类型创建了这个级别。在最初的规模上有六层。

F0

F1

F2

F3

F4

F5

2007年2月，Fujita尺度被增强型Fujita尺度所取代。新的“EF”尺度与其前身相似。它将龙卷风分为六个不同的类别（EF0到EF5，而不是F0到F5）。然而，EF等级的不同之处在于用于评估龙卷风破坏程度的标准数量。首先，有一些破坏指标——龙卷风中可能受损的物体。这些指标从1（小谷仓）到28（软木树）分类。每个破坏指标也可以经历不同的变化损害程度（国防部的).每个DOD对应于估计风速。

例如，汽车旅馆的损坏程度为10级，从破窗（3）到大部分屋顶的倒塌（6）到建筑物的完全破坏（10）。如果汽车旅馆的窗户被打破，但没有受到更大的破坏，估计最低可能风速为74英里/小时（119公里/小时），而估计最高可能风速为107英里/小时（172公里/小时）。气象学家平均这些速度，这意味着预期风速为89英里/小时（143公里/小时）。对EF等级的检查表明89英里/小时属于EF1级，因此龙卷风被归类为EF1级。有关EF等级的更多信息，请参见NOAA官方网站。