下击暴流,从何而来?

时间:2016-12-31 20:13:03
来源:微科普
作者:科普知识频道

下击暴流,从何而来?,什么是下击暴流?下击暴流到底又有多大危害呢?下击暴流,是指一种雷暴云中局部性的强下沉气流,到达地面后会产生一股直线型大风,越接近地面风速会越大,最大地面风力可达

什么是下击暴流?下击暴流到底又有多大危害呢?

下击暴流,是指一种雷暴云中局部性的强下沉气流,到达地面后会产生一股直线型大风,越接近地面风速会越大,最大地面风力可达十五级。属于突发性、局地性、小概率、强对流天气。下面我们来看一则案例。 

下击暴流

美国西南部遭遇罕见下击暴流,瞬间“特效”如炸弹坠落。而不久前,长江沉船事故调查报告公布,经国务院调查组调查认定,“东方之星”号客轮翻沉事件是一起由突发罕见的强对流天气,即飑线伴有下击暴流,带来的强风暴雨袭击导致的特别重大灾难性事件。

作为一种出现在大众面前的新科学名词,下击暴流从何而来?它与飑线、直线型大风、龙卷之间有无关联?

下击暴流危害与陆龙卷相似

根据网友拍摄的美国西南部下击暴流视频显示,这种现象发生时极像在地上投射炸弹。

事实上,下击暴流是一种灾害性风,其危害与陆龙卷相似,当一股较冷的气流以飞快的速度穿过雷雨中心云层的时候,就会像一个炸弹一样,下落到地表,然后水平辐散。

北京大学物理学院教授陶祖钰介绍,下击暴流是一股强大的下沉气流,是日裔美籍气象学家Fujita(藤田)在上世纪70年代调查飞机失事事件时首次提出来的。它的英文原名是down brust,之所以称其为brust,是因为它的发生是爆发式的,非常突然而且短暂。飞机在起飞或着陆的过程中如遇到这股强大的下沉气流,会意外着地而导致机毁人亡。由于它的水平尺度很小,只有数百米至数公里,故也常称为“微下击暴流”。

陶祖钰说,下击暴流是由对流云中大量降水粒子快速下降形成的拖曳气流,雨滴和冰粒的蒸发和融化使拖曳气流变得很冷而加速下沉,成为冲击地面的暴流,对流云中的降水是产生下击暴流的根本原因,但如果雨滴在降落到地面前已全部蒸发掉,地面上就可能观测不到降水,成为所谓“干下击暴流”。

“东方之星”调查报告中指出,下击暴流,是指一种雷暴云中局部性的强下沉气流,到达地面后会产生一股直线型大风,越接近地面风速会越大,最大地面风力可达十五级。概括地说,下击暴流就是强下沉气流,触地后会产生直线型大风,属于突发性、局地性、小概率的强对流天气。这就是调查组中国工程院院士徐祥德所说的:在飑线下伴随的下击暴流。

飑线曾被称为直线风

那么,“东方之星”调查报告中所提及的飑线又是从何而来?飑线和直线风有何区别?

历史上,飑线在100多年前也被称为直线风。

美国维基网报道,2012年6月29日,美国发生了一次德雷科天气事件,造成东北部200万居民停电。按照维基百科的解释,德雷科是西班牙语“笔直”的意思。它是1888年古斯塔夫·台特·亨里奇在美国气象学会会刊的文章中首次使用这个名词,用来描述1877年7月31日横扫爱荷华州的一次强对流引起的范围广、持续时间长的直线状风暴的灾害性天气事件。它是快速移动的强雷暴带为特征的飑线所伴随的阵风锋后的大风。由于雷暴高压气压梯度力的作用,飑线大风的风速在阵风锋后急剧增大。

“从维基百科给出的概念模型看,与飑线相关联的直线状大风也是明显的辐散风场。其发生的机理也与强降水紧密相连。但是,飑线与下击暴流的尺度有很大不同,飑线的尺度达百公里以上,远大于只有数公里的下击暴流。” 陶祖钰说。

陶祖钰解释,下击暴流在地面附近转变为水平方向从中心向外辐散的大风,之所以把这样的大风称为“直线风”,是因为在大风所经之处的风向不像气旋、台风、龙卷那样是变化的,如开始时南风,后来变为北风,为了和旋转风相区别故称为直线风。

龙卷风的发生机理与下击暴流相反

历史上,下击暴流触地后的环状涡旋将导致翻船,1984年7月7日在田纳西河一艘轮船的失事就是因为于此; 1993年5月5日下午15时30分,甘肃省金昌市发生了历史上罕见的特大沙尘暴,沙尘暴和下击暴流给人民生命和财产造成了巨大的损失;2011年5月9日,11级大风突袭新都泰兴镇、木兰镇,上万户村民的房屋一夜之间屋顶被刮飞,其大风由下击暴流引起;2012年5月6日,日本东部地区突遭龙卷风袭击,造成2人死亡,近50人受伤,日本地方气象台分析,灾害为龙卷风或积雨云生成暴风所引起的下击暴流所致。

那么,通常说的龙卷风和下击暴流又有何区别?

陶祖钰说,龙卷风和下击暴流都是强对流伴随强烈天气,但龙卷风是旋转性的强风,与下击暴流直线性的大风不同,龙卷风的发生机理也与下击暴流相反,龙卷风由强大的垂直向上抽吸形成,龙卷风内的气压比龙卷风外低很多,是一个比台风还要强的低气压,而下击暴流在地面上是一个雷暴高压。

“在尺度上,龙卷风与下击暴流也不相同,龙卷风的尺度要小得多,只有数十米到百米,持续时间只有数分钟。由于龙卷风太小了,气象卫星和雷达的分辨率都只能达到千米或百米,故都不能把它识别出来。”陶祖钰说。

下击暴流中的强下沉气流和下击暴流触地后的环状涡旋将引起两类不同的危害。强下沉气流使飞机在短时间内失去空速,造成飞机意外失事;而环状涡旋常导致翻船,1984年7月7日在田纳西河一艘轮船的失事就是因为于此。

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