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台湾地区龙捲风发生之大气环境

2020-06-24 08:28:51 来源 : 体验话题 点击 : 564

龙捲风是所有天气系统中最暴烈的天气现象,任何时间及地点只要气象条件适合均有可能发生龙捲风,而台湾地区发生龙捲的大气环境可分为三类(刘与蔡,2011)

台湾地区龙捲风发生之大气环境

图1:锋面前缘对流系统示意图。A~D为对流胞,整体对流胞沿Y方向移动,而个别对流胞往X方向延伸。

第一类环境是龙捲发生于快速移动界面(如锋面或飑线)前缘之对流胞,这些对流胞一般出现在界面前缘约50~100公里处(图1),对流胞呈线状排列且发展相当快速,出生至成熟只需1~2小时,成长过程中有机会引发龙捲风(刘与张2004; Liu and Chang 2007),文献指出界面前暖区有利的条件包括不稳定的暖湿空气、较强的西南风、及界面快速移动对流线的抬升作用,使得对流胞在短时间内得以快速成长或甚至伴随中尺度气旋,当对流胞接近成熟时,强烈的抬升作用会激发龙捲(Simpson et al 1986, 1991; Wakimoto and Wilson 1989),一段时间之后对流胞减弱不易继续维持龙捲风的运作,导致龙捲风消散。台湾地区这类对流胞的出现以4~6月伴随梅雨锋面居多,对流胞出现在锋面到达陆地前的海上,移动到陆地时常伴随中尺度气旋的生成,甚至引发龙捲风(Liu and Chang 2007),这类对流胞的统计及形成机制有待深入的研究。

第二类的大气环境是伴随发展的积云(图2),系统多发生于海上,故以水龙捲为主,积云之强烈上、下运动使得水平涡度扭转成垂直涡度,加上辐合及抽拉作用使得垂直涡度在短时间内迅速加强而形成龙捲,因此水龙捲常出现在积云的上升气流与下冲流之间,此大气环境与发生在美国佛罗里达州附近的个案相似(Golden 1974a,b, 1977; Simpson et al. 1986; Wakimoto and Lew 1993),产生水龙捲的积云通常只需3~4公里高左右或更高,且这些积云呈线状排列(Brady and Szoke 1989)。

第三类的大气环境是龙捲伴随颱风雨带产生,这类龙捲形成的个案较少但强度可以很强,例如1977年7月25日赛洛玛颱风侵袭高雄所引发的龙捲风事件(徐 1977)。

过去对于龙捲的纪录多仅有媒体的报导,且仅对有发生灾害之个案做概略性的记录,缺乏有系统的勘灾及资料记载,由于观测资料的不足,较难做较深入之研究,Liu and Chang (2007)针对2007年安南龙捲风的灾害路径做详细的测量及订定位,位置与雷达资料非常吻合,显示路径勘灾的重要性。

另一方面,由于数位照片的普遍,刘与蔡(2011)利用照片测量技术(Photogrammetry)首次计算出水龙捲的高度、大小等等可靠的数据,再利用花莲雷达资料的辅助探讨水龙捲的形成与积云发展的相关性,结果显示水龙捲的成长到消散过程与积云从发展期到消散期过程相当一致,产生水龙捲的母云回波高约5~6公里,当积云开始发展期时,水龙捲之漏斗云刚形成,然后漏斗云持续发展成一完整之水龙捲,当积云达成熟期时,水龙捲也发展到最强直径可达40公尺,积云进入消散期时,受到积云下冲流外流影响,水龙捲很快消散。

水龙捲之形成乃透过积云发展之上冲流与下冲流之相互影响产生的,上冲流之存在乃为必要条件,下冲流产生之外流加强水平风切及辐合,导致更强之上升气流,使得涡度扭转项及抽拉项得以持续作用,此下冲流有助于水龙捲的形成与加强,但到了后期,下冲流却是让水龙捲消散的主因(Schwiesow 1981)。

台湾地区龙捲风发生之大气环境

图2:2010年08月16日宜兰南澳水龙捲。红色区域为线状排列的积云,绿色为产生水龙捲之对流云。

水龙捲之移动,前半段时间沿着母云的方向移动,但后半段时间路径偏右,这种偏离现象与积云消散期时下冲流加强且面积加大,迫使上升气流外移使得水龙捲的移动路径产生偏移(Wakimoto et al. 2003),由于资料的缺乏,可以详细分析的个案不多,确定的运作机制需要有更高解析度的观测资料予以佐证。

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参考文献

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陈正改 1995:台湾地区气象灾害分析,台北师院学报第8

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