本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
編者注:《大眾科學》特約編輯克里斯蒂·尼科爾森正在與近80名科學家一起進行有史以來規模最大的龍捲風研究。請在《大眾科學》的Twitter動態上檢視她的進展並瞭解龍捲風,還可以看看她在路上拍攝的照片。
堪薩斯州託皮卡(2009年6月8日)——上週四,當我抵達堪薩斯州科爾比,加入VORTEX2團隊近160名科學家、學生和媒體,參與有史以來規模最大的龍捲風生成風暴研究時,各團隊情緒低落。急流異常地向北移動,導致出現了數十年來最平靜的季節之一。甚至潛在的超級單體風暴(最有可能產生龍捲風的風暴)也明顯缺乏。
在這項為期五週的研究只剩下一週的情況下,資金、資源和花費的時間都有可能付諸東流。學生們沒有資料可以晚上下載,而是在酒店停車場玩起了接球遊戲。
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然後,週五發生了:一個相對較大、移動距離較長的龍捲風在懷俄明州拉格朗日西部的開闊地帶觸地。
我當時乘坐一輛名為DOW的移動雷達車,即“輪式多普勒”,由嚴重天氣研究中心總裁兼VORTEX2首席研究員喬希·沃曼發明。起初,產生龍捲風的風暴看起來平平無奇。沃曼透過無線電告訴我們向懷俄明州梅里登以南行駛四英里。
然後,在寬闊的低層環狀雲下形成了一個重要的牆雲。牆雲是中氣旋的良好指示,中氣旋是大多數龍捲風所需的旋轉。天空看起來已經形成了一個灰色的V字形,兩側是粉紅色的天空。
幾分鐘後,風暴預報中心釋出了該地區的龍捲風警報——這是VORTEX2的第一次。二十分鐘後,我們的卡車在85號公路旁就位,距離風暴中心以南約10公里。團隊放下金屬柱以使卡車水平,並開始雷達掃描。
這使得嚴重天氣研究中心的研究員賈斯汀·沃克能夠確認風暴具有強烈的旋轉。兩名工作人員跳下車,架起三腳架,同時還有一支攝影測量團隊,他們拍攝詳細的照片和影片,以從各個距離說明風暴,從而補充雷達資料。
五分鐘後,無線電中傳來美國國家海洋和大氣管理局國家強風暴實驗室的現場協調員的聲音:“龍捲風即將形成。”我們距離風暴很遠,但等待讓我們感到焦慮。
雷達顯示出一個像羊齒蕨的緊密盤繞。沃克證實了這一點:風切變遠遠超過龍捲風的強度。
“這正式成為我們本季的第一個龍捲風,”他說。
當我們向北望去,穿過暢通無阻的廣闊平原時,一根細細的灰色線從一大片非常黑暗的雲層下方蜿蜒而下。然而,當這根線觸地時,它變得粗壯,變成研究人員所說的煙囪狀。“哇,我沒想到它會變得這麼大,”林登州立學院的攝影測量學生安東尼·麥吉說。
我們站在風中,站在山脊上,全神貫注。幾輛汽車停了下來。大約10分鐘內,巨大的V形錐體扭曲成大雨並消失了。至少,從我們的有利位置來看,它似乎消失了。後來我聽說,在地面附近,龍捲風變成了“雨裹”,這使得它更加明顯,但只有在它一英里範圍內的人才能看到它。
龍捲風移動了25分鐘。我們掃描了整個過程,直到我們看到一個長長的細管出現在黑暗的天空中。這是它的末端,被稱為“繩狀消散”。
“這個龍捲風真正的好處是,它看起來沒有經過任何城市地區,”普渡大學的研究生雅各布·卡利說。“我剛剛[透過無線電]聽到我們從這次事件中獲得了一些非常好的資料,所以這對科學來說是非常美好的一天。”
在許多方面,這都是一個典型的“完美風暴”,至少在科學研究方面是這樣。首先,也許最重要的是,各團隊有足夠的時間在風暴變得激動人心之前進入位置。十個移動雷達環繞風暴,描述通常在地面以上約120米處的風。大量的低空儀器——包括約40個風速計、四個雨滴譜儀(測量降水的雷射器)和四個氣球發射器——被放置在距離風暴核心不同距離的位置。所有儀器都可以訪問,這意味著有良好的道路可以部署。一條充滿丘陵和樹木的蜿蜒道路不利於龍捲風研究。
其次,我們的能見度很好,沒有雨或雲阻礙我們觀察漏斗雲,以及後來的龍捲風。
最後,龍捲風持續了一段時間,以每小時20英里的速度移動了約25英里,而大多數龍捲風只能持續短短的五到十分鐘。
這是一個極好的案例研究,所以在行程還剩一週的幾天後,團隊仍然感到非常興奮。但他們不能失去動力。“一個數據集很棒,我們都為此感到非常興奮和高興,但這還不夠,研究生人數眾多,我們需要多個數據集才能為每個人獲得足夠的資料,”該領域的資深專家,美國國家海洋和大氣管理局警告研究和開發部門的退休主管,現任俄克拉荷馬大學中尺度氣象研究合作研究所的唐·伯吉斯說。
因此,今天我們出發前往堪薩斯州薩利納,尋找更多的龍捲風。
頂部照片攝於內布拉斯加州金博爾北部,當時剛剛形成並消散了漏斗雲,由克里斯蒂·尼科爾森拍攝/版權歸《大眾科學》所有。 底部照片為6月5日懷俄明州拉格朗日龍捲風,由科羅拉多大學的瑞秋·漢弗萊提供