龙卷风的致命“配方”

龙卷风是大自然制造的最猛烈的风暴，漏斗状的龙卷风上接云端，下踏大地，高速旋转并行进，扫荡沿途遇到的所有建筑和树木。龙卷风的身后，可以留下宽达1.6千米的毁坏路径。它们可以在旷野中暴走160千米，持续时间有时只有几分钟，有时也许超过一小时。

更可怕的是，龙卷风不仅破坏车辆、卷走牛羊，它还让许多躲避不及的人丧命。2011年4月27日，美国阿拉巴马州和密西西比州突然出现了190多个龙卷风，惨烈的龙卷风袭击过后，316人命丧黄泉。气象学家猜测，这些龙卷风是一个巨大的风暴转化而来的。

破坏力巨大的龙卷风其实很常见，除了南极洲之外的所有大陆，都经常出现龙卷风。美国是遭受龙卷风袭击最严重的国家，每年有记录的龙卷风就多达1300条。绝大多数龙卷风都来自美国中部的大平原，也就是绰号“龙卷风走廊”的地方。

龙卷风威力巨大，促使气象学家去研究龙卷风是怎样的天气现象，为什么龙卷风会形成，以及什么时候会形成。然而越研究，气象学家就越是发现，他们对于龙卷风太无知了。

从上升气流到龙卷风

龙卷风往往出现于雷暴天气，也就是乌云密布、电闪雷鸣的恶劣天气。但是显然，不是每次雷暴天气都会产生龙卷风。要制造一次龙卷风，不仅要有雷暴这个配方，还需要有不稳定的大气。

空气随时都在流动中，当地面的空气比高空的空气更热的时候，由于密度的缘故，地面低密度的热空气会上升，就像热气球会上升一样。这时候，如果空气中含有水蒸气，在上升的过程中水蒸气会凝结，在高空寒冷空气的位置转变成小水滴。这些小水滴最终会形成雨滴，或者冰雹，降落到地面。物理课本告诉我们，水从气体转变成液体，是要释放热量的。释放的热量又制造了热空气，然后热空气继续上升，于是天地之间出现了强劲的气流，这就是上升气流。

上升气流还不是龙卷风，还需要继续添加配方――风切变。所谓风切变，是高空中的风突然改变风向或者风速时，在空中形成的看不见的空气结构。当风切变出现时，一股水平方向的、旋转的“空气管子”在大气里产生了，这种空气管子平行于地面旋转，形状上像是巨大的中空纺锤体。

当空气管子遭遇到上升气流时，有趣的一幕发生了，空气管子被上升气流拉起到直立状态，一头接触地面，另外的一头被上升气流牵扯到高空雷暴产生的地方。

最后，古怪的事情发生了，当空气管子在旋转的过程中收紧、压缩身形时，可怕的龙卷风突然之间就变出来了。

缺少的神秘配方

令人奇怪的是，根据统计，只有约五分之一的空气管子最后会变成龙卷风。气象学家搞不清楚为什么有些空气管子能变成龙卷风，而有些却没有变成龙卷风。而且有时候，他们看出来一个龙卷风就要形成了，可是真正的龙卷风出现在眼前还需要多久，他们也说不清楚。这说明他们还没有完全掌握龙卷风的配方，还有没发现的部分。

20多年前，气象学家简单地以为，只要一个温暖的上升气流把旋转的空气管子改变方向，让其垂直于地面，就能产生龙卷风。现在他们知道，事情没那么简单。提升一个旋转的空气管子并不必然产生龙卷风，因为当旋转的空气管子直立起来时，它其实会高于地表，并不会与地表相接触。而我们知道，龙卷风是贴地的，横扫一切挡在自己前面的物体。因此，肯定有一种力量，能够让旋转的空气管子接触到地面。也肯定有一种力量，让空气管子收紧，变成了龙卷风。

空气管子收紧变成龙卷风的场景，其实有点像花样滑冰运动员在表演时收回张开的手臂，身体旋转加速的情况。那么，空气管子在变成龙卷风的过程中，是否也是受这个原理控制呢？

追击龙卷风

气象学家无法在实验室里制造出龙卷风来，他们只能在计算机上模拟龙卷风。要真正理解龙卷风的配方，他们不得不追击龙卷风，近距离观察和测量数据。

每年气象学家都会在美国大平原上追踪龙卷风，特别是龙卷风出现的高峰期，即3月份到6月份。每到这个季节，气象学家会在卡车上装载移动雷达，测量风速和风向，他们还利用遥控飞机和气球来测量空气的温度、湿度、气压，以及高空的风速、风向。而在地面上，小型的车载气象观测站可以测量地面数据。气象学家还在龙卷风要经过的路上设置探头，希望能够探测龙卷风内部的情况。

最近的龙卷风观测表明，雷暴产生的一股冷风，可能对龙卷风的形成有至关重要的影响。

在雷暴天气，我们会突然感受到一股冷风袭来，这就是所谓的“阵风锋”。在雷暴行进的前方，会出现一股寒冷、干燥的气流。我们知道，冷气流密度大，因此会产生从高处到低处的下沉气流。这股下沉气流起到了两个作用，一个是把前面所说的空气管子拉到了地面，另一个是进一步挤压旋转的空气管子的空气，加速空气管子的旋转。结果，龙卷风出现了。

气象学家还发现，这股下沉气流要恰好位于逆时针转动的空气管子的特定一边，才会对空气管子造成明显的影响，导致龙卷风的出现。如果下沉气流在空气管子的其他方向上，则难以形成龙卷风。这就是为什么龙卷风不经常出现的原因。

龙卷风警报将更靠谱

这些关于龙卷风的新发现，对于龙卷风警报的准确性有很大的提升。

美国气象部门会根据天气情况作出龙卷风警报，但是准确性长期以来令人沮丧。在20世纪80年代之前，每4次龙卷风才会有1次有警报。在科技发达的今天，每4次龙卷风中有3次能够及时警告消息。但是这个成绩的取得是建立在大量误报基础上的，许多次警报其实都“放了空炮”，龙卷风并没有出现。

有了对龙卷风成因的更多了解，气象学家将可以更加准确地对龙卷风发出警报，而且也会大幅度降低误报率，挽救更多人的生命和他们的财产。