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天氣並不總是可預測的。如果可以預測,每日預報將是準確的,颶風可以預見,野餐也將免受夏季突如其來的暴雨侵襲。相反,氣候系統是複雜的,龍捲風也不例外。因此,雖然可以猜測龍捲風的扭矩方向,但像任何天氣預報一樣,預測也只能在大多數情況下是正確的。
確實,龍捲風在北半球傾向於逆時針旋轉,而在南半球傾向於順時針旋轉。然而,據科羅拉多州博爾德市美國國家大氣研究中心的資深氣象學家理查德·羅頓諾稱,也發生過相反的情況。甚至在同一場雷暴下也偶爾出現過逆時針和順時針旋轉的龍捲風。這些偏差削弱了龍捲風的旋轉方向是由科里奧利力造成的普遍誤解。
為了澄清事實,羅頓諾解釋說,科里奧利力僅對地球上最大的大氣和海洋環流系統的旋轉方向有顯著影響,例如墨西哥灣暖流、急流、信風和颶風。地球繞其軸的旋轉會導致這種效應,使北半球的風向右偏轉,而南半球的風向左偏轉。這也是為什麼一架從安克雷奇飛往邁阿密的飛機必須考慮地球的逆時針旋轉(從北極看)才能降落在目的地,而不是墜入墨西哥灣。
然而,科里奧利力並非無所不能,它並沒有強迫所有大小水流在赤道以北逆時針旋轉,而在赤道以南順時針旋轉。雖然許多人看過澳大利亞和美國馬桶沖水的影片,這些影片顯示沖水方向相反,但這些實驗是基於運氣,而且也許並不令人驚訝,是基於馬桶的不同設計。惡作劇者甚至將頭髮向特定方向捲曲歸咎於科里奧利效應。
儘管存在大量誤傳,但馬桶甚至龍捲風都太小,無法受到科里奧利力的影響,只有當風暴的旋轉質量大約是通常產生龍捲風的超級單體風暴系統的三倍大時,科里奧利力才會開始直接影響風暴的旋轉。
“龍捲風只是間接受到科里奧利力的影響,”俄克拉荷馬州諾曼市美國國家海洋和大氣管理局國家強風暴實驗室的氣象學家哈羅德·布魯克斯說。大多數龍捲風發生在美國大平原的“龍捲風走廊”,但它們也可能發生在世界上的任何地方,包括巴西南部、阿根廷東北部和孟加拉國。這些劇烈翻滾的空氣柱源於稱為超級單體的母雷暴。在美國,當來自加拿大的乾燥極地空氣遇到來自墨西哥灣的潮溼熱帶空氣時,就會形成超級單體,導致暖空氣迅速上升。
雷暴中上升的氣流被稱為上升氣流。“如果存在足夠的垂直風切變(風速隨高度增加),這種上升氣流將會旋轉,”布魯克斯說。“龍捲風的旋轉方向通常與它們相關的雷暴方向相同。”因此,如果從赤道向北吹來的暖風遇到來自西方的上層冷風,龍捲風將逆時針旋轉。如果溫暖的赤道風向南吹,並與高空風相撞,龍捲風將順時針旋轉。
這是因為在兩個半球,由於行星自轉,上層風都從西方吹來。這些風是科里奧利力對龍捲風扭矩的微妙影響。
雖然理解科里奧利力對龍捲風旋轉方向的微弱影響似乎是可行的,但要完全掌握龍捲風的運作方式可能並非易事。而準確預測龍捲風何時何地發生,以及它們將向哪個方向旋轉,似乎就更難了。不確定性可能是天氣唯一確定的事情。