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龍捲風

龍捲風. 四生三 A ：李雅婷 D95240274 馬昭蓉 D95240287 胡慈心 D95240590 游芮荻 D95240687 指導老師：范銚燻. 什麼是龍捲風？. 指發生在積雨雲下方或自積雨雲向下發展至地面或海面之強烈旋轉氣柱，肉眼常可見成漏斗狀雲或管狀雲。 發生在陸上者稱之為陸龍捲，在海上者為水龍捲。

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龍捲風

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  1. 龍捲風 四生三A ：李雅婷 D95240274 馬昭蓉 D95240287 胡慈心 D95240590 游芮荻 D95240687 指導老師：范銚燻

  2. 什麼是龍捲風？ • 指發生在積雨雲下方或自積雨雲向下發展至地面或海面之強烈旋轉氣柱，肉眼常可見成漏斗狀雲或管狀雲。發生在陸上者稱之為陸龍捲，在海上者為水龍捲。 • 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中心軸急速旋轉，並同時向前行進。雲柱有時懸在空中迴盪，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，平均約在5到10公里之間，然而亦有長達300公里的紀錄；龍捲風的生命期，最短的不到1分鐘，但有些則可長達數小時，平均約10分鐘。 圖、1998.6.9攝於台南 學甲之龍捲風（由林建安先生提供）

  3. 龍捲風的成因-1 • 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。 • 積雨雲內部因潛熱不斷加溫雲中空氣，因此產生強大的上升氣流。 ←在水面上形成的龍捲風

  4. 龍捲風的成因-2 • 所謂「潛熱」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。 • 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。

  5. ←平原的威脅 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。 破壞痕跡→ 龍捲風肆虐的地帶雖然狹窄，但是所經之處卻滿目瘡痍。例如：右上圖美國肯塔基的一個小鎮。在龍捲風過境之後，有些屋子幾乎片瓦不存。 ←水柱- 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。

  6. 龍捲風的成因-3 • 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。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。

  7. 龍捲風的成因-4 下曳龍捲風 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。

  8. 龍捲風的成因-5 • 龍捲風並非只發生在美國，中國、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。

  9. 龍捲風的成因-6 上升氣流型 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。 資料來源http://www.sgjh.tc.edu.tw/TeachWeb/CLOUDS/c3-41.htm

  10. 龍捲風怎麼形成的？ • 不論陸或海龍捲，其生成條件均極相似，基本上必須有旋轉量並有極不穩定空氣擾動，或高溫高溼空氣與冷空氣的劇烈輻合作用，因此，龍捲風常見於中緯度溫帶氣（extratropicalcyclone）及強烈對流雷雨的附近。 • 根據台灣大學王崇岳教授1982年的研究，台灣地區龍捲風之形成，以颮線(squallline)、颱風及西南氣流等3類引起者最多，其中以第3類之破壞力最大。而今(2007)年4月18日發生於台南地區的龍捲風，係由颮線所引起。

  11. 什麼是颮線？ • 「颮」唸「ㄆㄠˊ」或「ㄅㄧㄠ」，是強陣風的意思。颮線(squallline)是由多個強烈對流的雷雨胞排列所組成一狹窄線狀的強對流天氣帶，生命期較一般雷雨胞長，通常可維持12～24小時，在水平空間上的分布約在200公里左右。 • 根據過去觀測資料分析，颮線系統上常會出現雷電、暴雨、強風、冰雹、龍捲風等劇烈天氣現象，颮線通過後則會有明顯的冷空氣，使得氣溫突然下降，且風向也會有明顯改變。

  12. 颮線怎麼形成的？ • 大部分颮線與鋒面活動有關，主要發生在地面冷鋒前100～500公里的暖區內，但有時會在鋒面後方或鋒面鋒上發生，所以有時候颮線與鋒面本身的雨帶是很難區分的。 • 在台灣附近颮線大多發生在春季與梅雨季期間，在冷暖季節交替時大氣處於較不穩定的狀態，當暖溼空氣遇上冷乾空氣時，其交界面就可觸發「颮線」的產生。 資料來源http://www.cwb.gov.tw/V5/education/special/planning/tornado.htm#eq02

  13. 龍捲風的移動與強度 • 大多數龍捲風從西南移向東北，然而它們也可能來自其他方向，繞著圈圈移動，或可能停滯不前。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。任何龍捲風都可造成一定程度的破壞。典型龍捲風的生命期少於15分鐘，但有些則持續達7小時。 • 近代，許多氣象學家根據龍捲風的風速及破壞程度對比分析，把龍捲風分成幾個等級。 依照強度大致可將龍捲風分成三種：微弱龍捲風（Weak Tornadoes）、強烈龍捲風（Strong Tornadoes）、劇烈龍捲風（Violent Tornadoes）。

  14. 表1 資料來源http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/87/133/13.html

  15. 表2

  16. 龍捲風發生的季節與區域-1 • 北美大平原地區是地球上龍捲風生成最為有利的環境。根據統計，世界上有75%的龍捲風發生在美國（每年約800~1100個），另5%則侵襲了加拿大。大多數的龍捲風發生在春季的洛磯山脈東側。 • 晚秋期間，墨西哥灣沿岸又是龍捲風出現頻率最高的地方。有些颶風登陸時，在暴風雨中會產生較微弱但為數甚多的龍捲風。在大部分地區，白天最溫暖的時刻，龍捲風最為普遍，因為當時地表空氣被加熱而變得最不穩定；在大平原區及中西部平原，大多數龍捲風發生在午後到傍晚這段時間裡發生。

  17. 龍捲風發生的季節與區域-2 • 中國的地理環境與氣候環境和美國有很多相似之處，因此中國北自松遼平原 ，南迄長江流域、江南、華南、東南沿海，以及台灣，也經常有龍捲風發生。 • 根據一項氣象資料統計顯示，台灣的龍捲風平均每年出現1.8至2次，而且北至新竹、南至屏東平原，以及東部的花蓮和台東，西部孤懸海中的澎湖等地區，都曾經出現過，但三分之二集中在台南縣市和高雄縣市的平原地帶和屏東平原 ，所以這個地區被氣象人員稱為「龍捲風窠」。

  18. 龍捲風發生的季節與區域-3 • 台灣因地形特殊，緯度介於22度至25度之間，四面環海，中央山脈縱貫其間，且不乏超過3000公尺的高山峻嶺。因龍捲風的發生，除空氣具有潛在的極端不穩定及配合有利的天氣型式外 ，更須具有觸發因子來誘生，如美國冷鋒前颮線。在台灣地區，其有利的觸發因子即為中央山脈的地形影響。台灣中部和西南部平原地區，在春季、梅雨季 、夏季也常常出現龍捲風，只是強度不若美國之烈，但其造成的災害，亦甚可觀。

  19. 龍捲風與水龍捲-1 • 水龍捲是一種在水面上方快速旋轉的空氣圓柱，它擁有龍捲風的各項特性。水龍捲通常由頂部隆突的積雲或積雨雲底部向下伸展。水中灰暗斑點有時表示有新的水龍捲即將形成，由大氣水凝結所產生的漏斗雲遲早將從雲底向下伸展。當一個完全的水龍捲形成時 ，它就由下而上地連接了灰暗斑點與漏斗雲。當風速增強而漏斗雲低垂時，在水面上方可能濺起高達30公尺的水沫環 。 • 大多數的水龍捲強度較龍捲風弱，通常一旦由水面移向陸地，其結構就將會被破壞掉。

  20. 龍捲風與水龍捲-2 ←微弱龍捲風 強烈龍捲風→ ←劇烈龍捲風 水龍捲 → 資料來源--圖1、2、3、4均取材National Oceanic and Atmospheric Administration, September, 1992

  21. ← 一九九五年五月二十二日世界時刻21點19分34秒攝於美國德州龐巴（Pampa）城郊區的龍捲風的漏斗雲 科學發展2004年6月，378期55 劉清煌教授攝 ← 一九九五年六月八日在德州凱勒維（Kellerville）城郊區發生的龍捲風移動路徑圖，本照片攝 於六月十日。 劉清煌教授攝

  22. 資料來源 • http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2004_65/52-55.pdf • http://www.sgjh.tc.edu.tw/TeachWeb/CLOUDS/c3-41.htm • http://www.cwb.gov.tw/V5/education/special/planning/tornado.htm#eq02 • http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/87/133/13.html 龍捲風的影片http://tw.youtube.com/watch?v=kEUXr6FMtWk&feature=related • http://tw.youtube.com/watch?v=mpFYkoOCxxY&feature=related • http://tw.youtube.com/watch?v=HDl_R1cYnrY&feature=related • http://tw.youtube.com/watch?v=Ap40AEmQ280&feature=related

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