中国气象爱好者:能让“小学生上天”的尘卷风是啥?
甘肃的李佳琪小朋友火了,网友都说他是被上天选中的孩子。
因为,在4月20号下午酒泉市瓜州县渊泉小学体育中心操场上,他被一股“龙卷风”卷起,真的上天了。
图片来自央视报道
事后,从天上回到人间的小朋友一脸懵,似乎没意识到他已经成了网红:“当时突然一股‘龙卷风’把我卷进去,就什么也不知道了。”其他小朋友也丝毫没有网友那调侃的欢畅劲儿,当场就集体趴下避风。根据央视报道,这股妖风已经给小朋友“造成一定恐慌”,渊泉小学事后可能要给他们做心理疏导。
图片来自央视新闻微博
可以说,这股在网上带来欢乐的旋风,在现实中是不折不扣的灾害性天气。最近1个月以来,它连续搞出两件大事,除了甘肃小学生上天,还有北京北海公园翻船,出镜率陡增。在气象上,这种旋风叫尘卷风。
尘卷风和龙卷风
尘卷和龙卷一字之差,又都是有破坏力的小范围旋风,长的还都跟柱子一样,确实容易搞混,不仅李佳琪小朋友说这是“龙卷风”,连央视第一次报道时也用了龙卷风字眼。但是,尘卷风和龙卷风是彻彻底底的两家人,除了长的有点像,都不能预报之外,它们几乎没什么共同点。概括起来,不同之处主要是:母体不同,大小不同,力道不同。
——母体不同
龙卷风是强烈雷雨云中发展出的猛烈旋风,形状像天上垂下来的漏斗或者象鼻子,很强的雷雨云是它的母体,龙卷发生时一般都是雷雨天。而尘卷风是太阳照耀下地面受热不均吹起来的风,它都是在光天化日之下出现,尘卷发生时天气要晴,阳光要好,空气质量要高,要干燥,地面上最好有一些让太阳晒不匀的东西。简单说来,龙卷雨天来,尘卷晴天来,这是最简单粗暴的区分标准。
——大小不同
在气象学意义上,龙卷和尘卷都属于“小尺度”,但相比之下尘卷更小、更窄、更矮。龙卷风一般是几米到一千米宽,尘卷是几米到几十米,极少达到一百米宽;龙卷下接地,上连天,高大威猛气势十足,尘卷的高度只有几米到几十米,最高不超过两百米。个头决定寿命,龙卷的寿命从几分钟到一小时不等,而尘卷的寿命从不足一分钟到几分钟,十分钟以上即为罕见。
——力道不同
龙卷是地球上近地面最为猛烈的旋风,按照国际通行的龙卷分级法(藤田级数),最弱的EF-0级龙卷的门槛,是11级风。也就是说,最弱的龙卷风都有11级,中等龙卷风的风力就达17级以上,强龙卷的风力上不封顶,可达每秒100-200米,足以摧毁一切建筑。所以美国经常有一个强龙卷捣毁一个小镇的新闻,我国由于多山,龙卷不如美国强,但凡是有龙卷发生,也必造成重大灾害。相比之下,尘卷风的风力要小得多,气象学界也没有对它搞分级,因为强尘卷很少,而弱尘卷的风力也就四五级,没什么危害;但强尘卷风力也在8级以上,容易造成灾害。
龙卷风强度分级法,摘自中国气象爱好者微博
2015年10月4日下午,造成广东佛山多人死亡的强龙卷。由图可见,它从积雨云中下垂,上接天,下接地,呈宽大的漏斗状。根据破坏估测,该龙卷的最大风力达16级,为EF-2级。该龙卷持续了15分钟左右。
2016年4月3号下午,造成北京北海公园翻船事件的尘卷风。由图可见,该尘卷高10米左右,宽2米左右,接地但不接天。北京气象台估计该尘卷最大风力为8级。该尘卷共持续2分钟。
所以,卷起小朋友的旋风发生在大晴天,天上云彩都不多更别说积雨云;风柱直径两三米,高度十来米,每一股旋风持续两三分钟,是典型的尘卷风。不过,这股尘卷风竟然能把小学生举起来,风力也在10级以上。虽然连龙卷的入门门槛也达不到,但确实是相当罕见的威猛型尘卷。
尘卷风的发生条件
如第一部分所说,尘卷是太阳照耀下地面受热不均吹起来的风,有时候,火灾也会雪上加霜,给尘卷的诞生使一把劲。具体来讲,可归结为三条,或三个阶段:第一,太阳猛晒或其他原因,如火灾的快速增温,有些地方空气上升,气压降低,形成一个个的对流泡;第二,因为晒不匀或受热不均,另外还有些地方气温升的不快,空气下沉,气压升高,往对流泡方向吹;第三,几股风吹的恰到好处,首先不能太大,让对流泡维持,其次角度还要对准,对流泡逐渐旋转起来,成为尘卷风。这三条缺一不可。
对流泡和尘卷风的发生过程图示,底图来自顾兆林等《尘卷风的形成、结构和卷起沙尘过程的数值研究》,发表于2003年12月的《气象学报》杂志上
关于晒不匀或者受热不均,我们将在下一个部分举例说明。而关于“恰到好处”,youtube达人曾经做过一个实验,把火盆子放中间,周围放一圈电风扇,中间的火苗就转起来了。每小股风角度对准,让对流泡转起来,这就叫恰到好处。
尘卷风并不少见
很多农村的小朋友都还记得小时后钻到尘卷里玩的场面:
美国几个熊孩子跑进尘卷风。图来自新浪微博@变态教授无铭
由于气象观测里不记载小型尘卷,研究尘卷的人也很少,所以尘卷风似乎是稀罕物。事实上,自古至今,尘卷风一直非常多,自然尘卷大体上分这几类:
沙漠尘卷:对照尘卷产生的条件,北方沙漠完全符合:阳光猛烈、空气透明,沙丘正对阳光处温度飞升,而背对阳光处温度不变,受热不均严重。正因为此,北方沙漠是最容易出尘卷的地方。古诗“大漠孤烟直”里的孤烟,很可能就是尘卷。
根据南疆孔雀河畔某部队气象站的记载,1964-1970年间,该站总共观察到193个尘卷风, 1964年就观察到59个。其中,1964年7月27日晴空少云,气温达41度,相对湿度在5%以下,这一天就出现了4次尘卷风。
大湖尘卷:北京北海公园尘卷风就是典型的大湖尘卷。4月3号,清明小长假期间的北京是晴好天气,阳光很好;而当天北京的空气质量还是罕见的“优”,阳光可以不经遮挡的直射下来,北海公园的陆地升温很快。但是北海水面由于热容量的原因,升温不快,冷热不均之下,尘卷风诞生。
火灾尘卷:对比尘卷风的诞生条件,火灾引起尘卷很好理解:因为火场的温度上升非常快,迅速形成对流泡,如果其他条件适宜,尘卷形成后会夹带火舌,形成所谓“火龙卷”,其实应为火尘卷。2015年,美国肯塔基州一家酒厂因雷击发生火灾,对流泡和尘卷风迅速形成并夹带火舌,实际上演示了尘卷风的发生过程。
值得注意的是,城市的发展在某种程度上会加大,而不是降低尘卷风的强度。2011年10月27日上午11时许,,上海奉贤的某处蔬菜大棚上空突发尘卷风,20多只钢架结构的大棚被吹飞,有几只还飞到高压线上,导致了火灾。2004年8月27日下午3点,尘卷风闯入当时正在施工的北京水立方工地,临时建筑被毁,40多名工人受伤。这两次尘卷固然也发生在太阳照耀之下,但之所以这么猛烈,和城市发展是有关系的。其中,大棚尘卷的发生原因,有专家认为和大棚的材质有关:因为这些大棚都是新换的,吸热特别好,加强了冷热不均和尘卷风强度。
北京水立方尘卷,图片来自网络
所以,虽然尘卷不是龙卷,尘卷也不如龙卷,但强尘卷风的威力也很大:在操场能让你上天,在北海公园能让你下水,在戈壁能搞出孤烟,在火场能加剧火灾,加上现在城市发展,尘卷行踪更加诡秘,强度不可预知。所以遇到尘卷,一定不要凑热闹,要远远离开!