龍捲風的能量是哪裡來的?
它是如何保持穩定的?
太陽啊
就是風,高低氣壓差。
龍捲風的持續時間,感覺時間較長,相對於那麼大的體量,其實也就是上帝沖了一次馬桶,給渺小人類以「保持穩定」的錯覺。
關於龍捲風的形成機制現在還不是十分清楚,但是一般認為是和雷暴尤其是超級單體雷暴以及颮線有著相當的聯繫。如果說其能量來源於太陽能也不會錯,因為自然界中除了地熱核能之外的能量基本上都能追溯到太陽能。如果我們來看雷暴的能量來源就簡單一些,無非是地面的暖濕氣團抬升後,在空中凝結並釋放潛熱,成為系統繼續發展的能源。就龍捲風而言,我個人同意太陽能扮演了很大的角色,但不同意是氣壓梯度導致的龍捲風。
龍捲風是一種渦旋:空氣繞龍捲的軸快速旋轉,受龍捲中心氣壓極度減小的吸引,近地面幾十米厚的一薄層空氣內,氣流被從四面八方吸入渦旋的底部。並隨即變為繞軸心向上的渦流,龍捲中的風總是氣旋性的,其中心的氣壓可以比周圍氣壓低百分之十。
不是我研究方向,不知道。。。
我什麼時候變成強風暴專家了,這是我自己加的標籤么?收到這個邀請我是一臉懵逼的樣子。
龍捲風這個東西,中國發生頻次不多,在國內對其發生髮展機制的研究確實不多,尤其是在2000年前還沒有普遍建設新一代天氣雷達之前,更是睜眼瞎,所以以下說的內容主要還是來自米國的研究。龍捲風是一種發生在強烈風切變條件下的強風暴。風切變是個什麼鬼?簡單來說就是你家一樓吹東風,二樓吹西風。是不是有點像地上平躺了一個旋轉的管子呢?這個叫渦管的東東就是龍捲的旋轉氣流的最初來源了。龍捲大多發生在一種叫作超級單體的風暴母體,對,就是那個很魔幻會旋轉的大雲朵。這種風暴一方面通過對流的上升氣流把水平的渦管提成豎直,併入風暴中心,使其旋轉加強,另一方面,超級單體風暴會產生強烈下沉的冷氣流,可以反過來加強水平的渦管。從這個角度來講,龍捲風的能量一方面來源於風切變,另一方面來源於雲中的相變,上升氣流中水氣凝結釋放潛熱,下沉氣流中蒸發致冷。
以下全是不精確的定性解釋,定量計算需要用到CFD。
龍捲風是大氣對流的一種極端的集中釋放形式。
普通的大氣對流:假如有一塊的區域被太陽曬得特別厲害,那麼靠近地面的一部分空氣會因為熱膨脹,密度減小,受還沒來得及膨脹的另一部分空氣的浮力影響,緩緩上升。這部分空氣上升後,地面氣壓降低,這塊區域外的空氣流進來補足。上升過程中因為熱交換,溫度會很快降下來。因此整體上升的速率不高。
龍捲風:假如這塊區域的一小部分,因為外來風力影響,空氣有了一個切向速度,進而形成初始的渦流,那麼在渦流里,低溫空氣因為密度大,被離心力甩在外側(類似離心機分離同位素一樣),內側的高溫空氣熱交換變慢了,於是上升速度非常快,導致底部氣壓特別低,然後以遠高於普通大氣對流的速率抽吸空氣。
那為什麼這個過程可以自我維持呢?
1. 渦旋中心只是高溫區域的一小部分,抽吸進來的空氣仍然是會上升的熱空氣。
2. 因為有初始渦旋的緣故,抽吸進來的空氣也有切向分量,所以渦旋不會被打斷。
Stack effect
煙囪和龍捲風唯一的不同,在於煙囪用磚頭來隔熱,而龍捲風用離心力來隔熱。
主要是位能和潛熱能吧。
不做這個方向,答案僅供參考。
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就是太陽加熱空氣的那些能量
風中
高低壓相遇產生壓力差,這種壓力差有縮小的傾向,從而產生勢能
個人理解
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