美將耗資探索追蹤龍卷風的形成
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-26 15:51:26

據(jù)美國《連線》雜志網(wǎng)站報道,美國科學(xué)家最近將啟動一個名“龍卷風2”的大型研究項目,以期弄清龍卷風到底是如何形成的。該研究項目耗資900萬美元,是美國歷史上規(guī)模最大、費用最昂貴、技術(shù)含量最高的龍卷風研究項目。
美國國家科學(xué)基金會近期將啟動“龍卷風2”研究課題,共有一百多位科學(xué)家參與該課題研究。該項目將配置40臺觀測車輛,每臺車上裝備有雷達、風速計等設(shè)施,此外無人駕駛飛機、固定傳感網(wǎng)絡(luò)等諸多先進設(shè)施或技術(shù)都將應(yīng)用于此項研究。科學(xué)家們將在一個月的時間里,利用上述設(shè)備跟蹤研究一種被稱為“超級單體”的巨型云層結(jié)構(gòu)。這種“超級單體”經(jīng)常會產(chǎn)生龍卷風。因此,科學(xué)家們希望能夠通過這種機動觀測車搜集到關(guān)于“超級單體”的各種數(shù)據(jù)資料。美國國家科學(xué)基金會對“龍卷風2”項目共投資了900萬美元。40臺觀測車全部將部署于俄克拉荷馬州大草原之上進行跟蹤研究?茖W(xué)家希望在計劃實施的一個月內(nèi),能夠觀測到20個正在形成龍卷風的風暴。
根據(jù)“龍卷風2”研究計劃,最理想的結(jié)果就是搜集到有價值的、清晰的高分辨率數(shù)據(jù),氣象學(xué)家然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)來研究為什么有些風暴會產(chǎn)生致命的破壞,而大多數(shù)都僅僅形成一種威脅。據(jù)俄克拉荷馬大學(xué)氣象學(xué)家豪伊-布魯斯特恩介紹,“以前從來沒有把這么多科學(xué)家同時集中起來研究同一個風暴。我們必須要觀測龍卷風形成過程的每一個細節(jié)中不同的變化。”在所有氣象現(xiàn)象中,龍卷風之所以引起了科學(xué)家們特別的關(guān)注,因為它們總是無法預(yù)測、而且風力猛烈、覆蓋面廣。早在1994年到1995年間,科學(xué)們就曾實施過“龍卷風1”項目,但收獲不大。
研究龍卷風最關(guān)鍵的技術(shù)就是雷達。“龍卷風2”項目將使用10種不同類型的機動雷達系統(tǒng),每個雷達系統(tǒng)負責觀測不同的波長。科學(xué)家們將會把多普勒雷達或X波段車載多普勒儀安裝于巨型卡車之上,放置于距離巨型風暴形成地大約10到20千米處進行監(jiān)測。這種全副武裝的車輛通常也被稱為“中尺度網(wǎng)”(mesonet)。隨著車輛的機動觀測,被稱為“附屬網(wǎng)”(sticknet)的固定傳感網(wǎng)絡(luò)將通過兩者之間的傳輸線路及時搜集所有可能受到風暴影響的數(shù)據(jù)。雖然有人擔心這些觀測車可能會被風暴卷走,但布魯斯特恩相信它們應(yīng)該可以抗得住暴風的襲擊。龍卷風的襲擊范圍相對較小,它們的直徑一般在十幾米到數(shù)百米之間。龍卷風的存在時間一般也只有幾分鐘,最長也不會超過數(shù)小時。
龍卷風的形成原因長期以來一直是一個謎,正是因為這個原因,科學(xué)家們一直試圖去了解它。龍卷風的襲擊突然而猛烈,產(chǎn)生的風是地面最強的。由于它的出現(xiàn)和分散都十分突然,所以很難對它進行有效的觀測。龍卷風的風速究竟有多大?沒有人真正知道,因為龍卷風發(fā)生至消散的時間短,作用面積很小,以至于現(xiàn)有的探測儀器沒有足夠的靈敏度來對龍卷風進行準確的觀測。相對來說,多普勒雷達是比較有效和常用的一種觀測儀器。多普勒雷達對準龍卷風發(fā)出的微波束,微波信號被龍卷風中的碎屑和雨點反射后重被雷達接收。如果龍卷風遠離雷達而去,反射回的微波信號頻率將向低頻方向移動;反之,如果龍卷風越來越接近雷達,則反射回的信號將向高頻方向移動。這種現(xiàn)象被稱為多普勒頻移。接收到信號后,雷達操作人員就可以通過分析頻移數(shù)據(jù),計算出龍卷風的速度和移動方向。
龍卷風經(jīng)過的地方,常會發(fā)生拔起大樹、掀翻車輛、摧毀建筑物等現(xiàn)象,有時把人吸走,危害十分嚴重。在美國,龍卷風每年造成的死亡人數(shù)僅次于雷電。它對建筑的破壞也相當嚴重,經(jīng)常是毀滅性的。在強烈龍卷風的襲擊下,房子屋頂會像滑翔翼般飛起來。一旦屋頂被卷走后,房子的其他部分也會跟著崩解。因此,建筑房屋時,如果能加強房頂?shù)姆(wěn)固性,將有助于防止龍卷風過境時造成巨大損失。龍卷風是一種強烈的、小范圍的空氣渦旋,是在極不穩(wěn)定天氣下由空氣強烈對流運動而產(chǎn)生的,由雷暴云底伸展至地面的漏斗狀云(龍卷)產(chǎn)生的強烈的旋風,其風力可達12級以上,一般伴有雷雨,有時也伴有冰雹。龍卷風常發(fā)生于夏季的雷雨天氣時,尤以下午至傍晚最為多見。
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