關於龍捲風

龍捲風主要形成原因，若有看過「龍捲風」這部電影，除對於氣象研究人員的研究熱忱印象深刻外，對龍捲風威力及橫掃過後滿目倉夷的景象更另人側目。龍捲風（tornado ）一詞原為西班文，其意義為〝轉動〞的意思。具體的定義是由積雨雲形成垂直的旋轉氣流，形狀呈漏斗形，並和地面接觸。龍捲風形成也是由於地面上溫濕氣流和上空中雲層轉動，彼此間交互作用而形成。其旋轉方向為地球自轉相同方向，北半球一般是反時鐘旋轉的，少有順時鐘的。若有兩個龍捲風生成時，一個會是反時鐘旋轉，一個會是順時鐘的。由於行徑方式為帶狀，因此單一龍捲風受害區域（寬度）為數百公尺左右，鮮少超過15公里。而由形成到消失為一循環，所耗量時間約為20 到30公鐘。一般龍捲風發生在寬闊的平原，美國中西部是最常出現的地方，每年皆有上千次發生的機會。龍捲風等級表 龍捲風等級 風速mph（哩/小時） 受災程度

F0 40→72 輕度災害
F1 73→112 中等災害
F2 113→157 較大災害
F3 158→206 嚴重災害
F4 207→260 摧毀性災害
F5 261→318 無可估量的災害

龍捲風（Tornado）是一種十分威猛的旋風，它與低氣壓和旋轉之風向有關。是最暴烈的氣象之一。

從氣象學來看，龍捲風形成的原因，是由於雲層上下溫度差異過大，造成冷空氣下降、熱空氣上升的小漩渦；此時，空中出現一塊塊棉花般的白雲，稱為「積雲」。爾後，積雲繼續在大漩渦中發展形成「積雨雲」，積雨雲內部潛熱繼續不斷地加溫，因而產生強大之氣流，即所謂之「龍捲風」。（ 龍捲風是一種極強烈而危險的旋風，可發生於陸地（稱為陸龍捲）或海上（稱為水龍捲）。其發生原因是由於熱帶濕熱氣團向北推進，而高空則有乾冷氣團侵入，發生渦旋運動，形成濃厚之積雨雲。當其旋渦運動愈趨猛烈時，可自雲中直降至地面，形成一漏斗狀之雲柱，其中風力極強，破壞力極為驚人，是所有大氣現象中破壞力最大者。）

典型龍捲風的移動時速為55公里 ，但有些龍捲風的移速則高達每小時115公里；最強的龍捲可高達每小時 450 公里。

典型龍捲風的生命期由15分鐘至長達 7小時20分。龍捲風侵襲時間最長紀錄是發生在1917年伊利諾州 (Illinois)麥頓 市(Mattoon)的查爾斯敦鎮(Charleston) ，創造了移行471公里的記錄。

許多氣象學家根據龍捲風的風速及破壞程度對比分析，把龍捲風分成「 F0」到「F5」6個等級，依其強度大致可分為三種：

1. 微弱龍捲風(Weak Tornado)
2. 強烈龍捲風(Strong Tornado)
3. 劇烈龍捲風(Violent Tornado)

龍捲風依其型態有「下曳龍捲風」和「上升龍捲風」兩大類：

下曳龍捲風──上層積雨雲與中心之間的氣壓差距遞增，造成氣流向下曳出，即所謂的「下曳氣型」龍捲風；亦稱為「噴出型」龍捲風。

上升龍捲風 ──龍捲風中上升之氣流，宛如吸塵器吸入地面上的各種物質，即所謂的「上升氣流型」龍捲風；亦稱為「吸進型」龍捲風。

因為龍捲風常成群出現，挾帶強風且所經之處氣壓突然猛烈下降，所以具有非常強烈可怕的破壞力。 在大氣之中，龍捲風是一種小範圍，威力很強且極具破壞力的空氣旋渦，其直徑由數十公尺至數百公尺不等，平均而言約 250公尺。自遠處看，它狀似一暗灰色的漏斗或象鼻，自雲底向下伸展至地面，整個漏斗狀雲柱本身繞著一近似垂直的中心軸呈反時針方向急速旋轉，同時向前行進。雲柱有時在空中迴盪，有時降低及於地面，所經之處常造成嚴重災害。龍捲風路徑的長度，平均在 5 到 10 公里之間，然而亦有長達 300 公里的紀錄；龍捲風的壽命有些不到一分鐘，但有些則可維持數小時，平均歷時約不到十分鐘。因為龍捲風所伴隨的風力太強，普通測量風速的裝置無不被摧毀無遺，所以很難得到可靠的紀錄。

根據建築物的損壞程度，以及飛揚物體的打擊力來估計，其風速大致在每秒 100 公尺左右，甚至可能到達每秒 200公尺以上。就歷年來侵襲台灣強烈颱風來說，中心附近最大風速亦極少超過每秒80公尺者，足見龍捲風威力之大。

龍捲風的成因迄今猶未澈底明瞭，它們大都發生在強冷鋒和颮線（鋒面前雷雨帶）附近，亦有伴隨颶風出現。台灣在春夏季亦偶有龍捲風發生，所幸因其範圍小，路徑短，很少造成重大災害；但在美國中西部龍捲風則為一嚴重天然災害。因為龍捲風常成群出現，挾帶強風且所經之處氣壓突然猛烈下降，所以具有非常強烈可怕的破壞力。龍捲風範圈很小，在天氣圖上不易發覺，但因多伴生於雷雨或颱風侵襲期間。

近來氣象學家利用衛星、雷達及閃電的觀測等以研究其詳細情形，以期於有發生可能時即發出警報，使能預先防範以減少損失。臺灣中部及西南部平原地區，在春季及五、六月的梅雨期中常發生龍捲風，大約平均一年有1∼2次。根據實際觀測資料顯示，颱風中亦曾伴有龍捲風或水龍捲之情形產生龍捲風的母體是巨型積雨雲，此種雲寬達數十公里，可上升到16公里高空。

我們將鍋中的冷水加熱，即可以發現經過加熱的水會上升，上層冷水會下降，而經陽光照射使地面溫度升高之後，也會產生同樣的對流現象。

空中因此出現棉花塊般的白雲，這就是積雲，積雲繼續發展則形成積雨雲。此時「潛熱」就發生重要作用。

所謂「潛熱」(latent heat)是水蒸氣變為液態水時釋出的熱能，例如攝氏25度，1公克水蒸氣變成同溫度的液態水時，會釋出583卡潛熱。將手掌伸到沸騰水上方而感覺到會燙的熱度，就是水蒸氣變為白色小水滴時的潛熱。

此積雨雲在與來自北方低溫乾燥的噴射氣流合流後更形壯大，於是形成更多的雲粒、雨滴和冰晶，又促使潛熱釋出造出更強大的上升氣流，其每秒速度有時還達數十公尺，因而在地面引起暴風、豪雨、下雹、雷電，帶來災害。如果積雨雲會旋轉則能延長壽命，可能成為巨型積雨雲。溫熱多濕的東南風，與順沿洛磯山脈南下西北風的界線就是乾燥線。乾燥線顯現出波浪狀形態並在即將形成旋渦時，牆雲就由巨型積雨雲中出現而發生龍捲風。

繼這項發現之後才產生我們在電影中看到的組織化「龍捲風搜尋者」，而他們也真的可說是龍捲風研究的先鋒。根據這些人的研究成果，我們將產生龍捲風的巨型積雨雲稱為「超級氣囊」(super cell)以便劃分。威力最強的龍捲風發生在中國和美國的開闊平原上，龍捲風的核心附近，環繞的風速可達每小時480公里。龍捲風不一定都發生在陸地上，在水面形成的龍捲風會造成水柱。在穿過水面移往陸地的時候，會損失能量。龍捲風所形成的水柱通常僅限於溫暖的季節，並發主於淺水區。

龍捲風紀實
**美國每年平均有 750 個龍捲風，最常發主在4 到6月之間。
**旋轉極快的龍捲風通常會分成幾個較小的龍捲風。
**1981 年11月，英國反常地爆發102個小龍捲風。
　我們一直無法明瞭龍捲風的結構，因為危險度極高而不易接近，又龍捲風是產生在巨型積雨雲下方，所以也無法由上空觀測。華曼等人利用都卜勒雷達取得的龍捲風反射強度水平分布圖十分類似颱風形態，不過颱風具有數百倍於龍捲風的規模，形態很像颱風。

　龍捲風中心的反射強度較弱，很像平靜晴朗的颱風眼，周圍是具有強烈反射波的甜甜圈型環狀，這是被中心強風欥散的砂土和破片，相當於颱風眼四周的巨型積雨雲群。環外的旋臂是由被巨型積雨雲輻合的周圍氣流吹動的砂土和破片形成，等於颱風的暴雨帶。

　極盛期過後，上層積雨雲與中心之間的氣壓差加大，氣流便向下曳出，這是「下曳氣型 (噴出型)」龍捲風。中心的下曳氣流碰撞地面後便向周圍擴散，並與被超級氣囊輻合的氣流相碰，為此在距離捲風中心數百公尺處形成甜甜圈型環狀上升氣流區。

　由龍捲風欥出的強風吹動飛揚的砂土和破片，還會被輻合於甜甜圈型環內並一起上升，此狀況常會形成巨型龍捲風。經雷達觀測到的甜甜圈型環的強烈反射波，可知道此龍捲風是下曳氣流型，同時知道它以秒速 70公尺以上速度向左旋轉。

　龍捲風並非只發生在美國，中國大陸、東南 亞、印度、義大利等地均有龍捲風災害的報告。最近，鄰國日本也開始注意龍捲風和類似現象的下曳猝爆(down bourst)，空中速度4公里以上，4公里以下則稱微爆(micro bourst) 及其帶來的災害。

　所謂「下曳猝爆」，是由已過極盛期之積雨雲產生的強烈下曳氣流撞碰地面後變成強風向四周擴散的現象，很像龍捲風但旋轉範圍小於龍捲風，輻合和輻散則大於龍捲風。可能造成災害的局部性異常現象很多，例如威脅水上小艇的水龍捲(water-spout) ，戈壁沙漠、撒哈拉沙漠、塔克拉瑪干沙漠等地的小塵暴(dust devil)、大西洋上的颶風(hurricane)以及侵襲太平洋西岸的颱風 (tyPhoon)等。

　超級氣囊成長到極盛期之前，龍捲風中的上升氣流就像吸塵器般吸進地面上的各種物質，這稱為「上升氣流型(吸進型)」。此時砂土、破片等集中於龍捲風下端，環繞龍捲風中心的空氣受離心力影響，中心氣壓因此下降。