本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
编者注:《大众科学》特约编辑克里斯蒂·尼科尔森正在与近80名科学家一起进行有史以来规模最大的龙卷风研究。请在《大众科学》的Twitter动态上查看她的进展并了解龙卷风,还可以看看她在路上拍摄的照片。
堪萨斯州托皮卡(2009年6月8日)——上周四,当我抵达堪萨斯州科尔比,加入VORTEX2团队近160名科学家、学生和媒体,参与有史以来规模最大的龙卷风生成风暴研究时,各团队情绪低落。急流异常地向北移动,导致出现了数十年来最平静的季节之一。甚至潜在的超级单体风暴(最有可能产生龙卷风的风暴)也明显缺乏。
在这项为期五周的研究只剩下一周的情况下,资金、资源和花费的时间都有可能付诸东流。学生们没有数据可以晚上下载,而是在酒店停车场玩起了接球游戏。
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然后,周五发生了:一个相对较大、移动距离较长的龙卷风在怀俄明州拉格朗日西部的开阔地带触地。
我当时乘坐一辆名为DOW的移动雷达车,即“轮式多普勒”,由严重天气研究中心总裁兼VORTEX2首席研究员乔希·沃曼发明。起初,产生龙卷风的风暴看起来平平无奇。沃曼通过无线电告诉我们向怀俄明州梅里登以南行驶四英里。
然后,在宽阔的低层环状云下形成了一个重要的墙云。墙云是中气旋的良好指示,中气旋是大多数龙卷风所需的旋转。天空看起来已经形成了一个灰色的V字形,两侧是粉红色的天空。
几分钟后,风暴预报中心发布了该地区的龙卷风警报——这是VORTEX2的第一次。二十分钟后,我们的卡车在85号公路旁就位,距离风暴中心以南约10公里。团队放下金属柱以使卡车水平,并开始雷达扫描。
这使得严重天气研究中心的研究员贾斯汀·沃克能够确认风暴具有强烈的旋转。两名工作人员跳下车,架起三脚架,同时还有一支摄影测量团队,他们拍摄详细的照片和视频,以从各个距离说明风暴,从而补充雷达数据。
五分钟后,无线电中传来美国国家海洋和大气管理局国家强风暴实验室的现场协调员的声音:“龙卷风即将形成。”我们距离风暴很远,但等待让我们感到焦虑。
雷达显示出一个像羊齿蕨的紧密盘绕。沃克证实了这一点:风切变远远超过龙卷风的强度。
“这正式成为我们本季的第一个龙卷风,”他说。
当我们向北望去,穿过畅通无阻的广阔平原时,一根细细的灰色线从一大片非常黑暗的云层下方蜿蜒而下。然而,当这根线触地时,它变得粗壮,变成研究人员所说的烟囱状。“哇,我没想到它会变得这么大,”林登州立学院的摄影测量学生安东尼·麦吉说。
我们站在风中,站在山脊上,全神贯注。几辆汽车停了下来。大约10分钟内,巨大的V形锥体扭曲成大雨并消失了。至少,从我们的有利位置来看,它似乎消失了。后来我听说,在地面附近,龙卷风变成了“雨裹”,这使得它更加明显,但只有在它一英里范围内的人才能看到它。
龙卷风移动了25分钟。我们扫描了整个过程,直到我们看到一个长长的细管出现在黑暗的天空中。这是它的末端,被称为“绳状消散”。
“这个龙卷风真正的好处是,它看起来没有经过任何城市地区,”普渡大学的研究生雅各布·卡利说。“我刚刚[通过无线电]听到我们从这次事件中获得了一些非常好的数据,所以这对科学来说是非常美好的一天。”
在许多方面,这都是一个典型的“完美风暴”,至少在科学研究方面是这样。首先,也许最重要的是,各团队有足够的时间在风暴变得激动人心之前进入位置。十个移动雷达环绕风暴,描述通常在地面以上约120米处的风。大量的低空仪器——包括约40个风速计、四个雨滴谱仪(测量降水的激光器)和四个气球发射器——被放置在距离风暴核心不同距离的位置。所有仪器都可以访问,这意味着有良好的道路可以部署。一条充满丘陵和树木的蜿蜒道路不利于龙卷风研究。
其次,我们的能见度很好,没有雨或云阻碍我们观察漏斗云,以及后来的龙卷风。
最后,龙卷风持续了一段时间,以每小时20英里的速度移动了约25英里,而大多数龙卷风只能持续短短的五到十分钟。
这是一个极好的案例研究,所以在行程还剩一周的几天后,团队仍然感到非常兴奋。但他们不能失去动力。“一个数据集很棒,我们都为此感到非常兴奋和高兴,但这还不够,研究生人数众多,我们需要多个数据集才能为每个人获得足够的数据,”该领域的资深专家,美国国家海洋和大气管理局警告研究和开发部门的退休主管,现任俄克拉荷马大学中尺度气象研究合作研究所的唐·伯吉斯说。
因此,今天我们出发前往堪萨斯州萨利纳,寻找更多的龙卷风。
顶部照片摄于内布拉斯加州金博尔北部,当时刚刚形成并消散了漏斗云,由克里斯蒂·尼科尔森拍摄/版权归《大众科学》所有。 底部照片为6月5日怀俄明州拉格朗日龙卷风,由科罗拉多大学的瑞秋·汉弗莱提供