看过电影[龙卷风]的观众们，一定对影片中凌空飞舞的汽车动物、宛如雨下的断木残瓦，还余悸犹存！在本书中，让您再度感受到人类与自然对抗的坚强意志力；更吸引人的是，这次人类所对抗的不再是神乎奇技的电影特效，而是真正会夺走人命的龙卷风。在美国，每年有上百人因龙卷风的灾害而丧命。本书不仅要带您实地前往位于美国中西部，以夺命龙卷风而知名的[龙卷风带]观察。看看分别来自墨西哥海湾和加拿大的两股温湿、干冷的气流，如何巧妙地结合成一股上升与下降同时并存的气流，形成夺人无数、横扫千军的龙卷风。

由Facts on File出版社出版的《危险的天气》丛书是一套面向广大读者的科普读物。在不断修订和更新的基础上，丛书利用大量的事实和例证对威胁地球环境及人类生存的天气和气候极端事件进行了详实而充分的介绍。作为气候与天气方面的著名作家，迈克尔·阿拉贝运用生动形象的语言对气候变化作了权威性的论述。书中大量的图片更使读者对危险的天气活动所产生的影响有了深刻的认识。  龙卷风在世界上很多国家均有发生，古往今来，它给人们留下了无数悲伤和恐惧的记忆。《龙卷风》一书对龙卷风这种天气现象以及它对地球上大范围地区的巨大影响所做的解释可谓抽丝剥茧，引人入胜。读者可以从中了解龙卷风形成所需的一切条件并做好预防。

在7年前初版的基础上进行了大幅度更新的《龙卷风》(修订版)涵盖了以下方面的信息：龙卷风形成的条件、广为人知的龙卷风、追踪并预测龙卷风、龙卷风内部的情况、龙卷风发生时的安全状况、龙卷风和天气、急流、龙卷风的结构。

书后附有国际单位和单位转换表。本书附录部分还向你推荐了可供进步阅读的书目和文章。为帮助读者阅读和理解，书中还特别添加了补充信息栏。

对于那些想了解气候系统的基本知识以及气候对地球环境产生影响的读者，本套丛书是较为适宜的选择。

前言

冷暖空气激烈碰撞

 气团的形成

为什么暖空气比冷空气含水量大

不同的气团及其带来的天气

 空气上升时逐渐变冷，下降时逐渐变暖

绝热冷却与升温

 锋

天气的冷暖锋

 大草原上的风暴

风随高度而变

 气压梯度

空气的高压和低压

 力量的平衡作用于移动的空气

克里斯托夫·白·贝罗和他的定律

 埃克曼螺线

 风力和航空

北大西洋波动和太平洋年代际震荡

 厄尔尼诺

北大西洋波动

北大西洋波动指数

北极涛动

太平洋/北美模式

太平洋年代际震荡

急流

 风带

 罗斯比波

 指数循环

 热成风

 极锋

乔治·哈得莱与哈得莱环流

位温

雷暴

 稳定和不稳定

蒸发、凝结和云的形成

 凝结和潜热

潜热与露点

 上升气流和下降气流

 积雨暴风云的内部

 雪和冰雹

 雷暴的产生

电荷分离

 闪电

飑线

 最后的旅程

飞艇

 暴风云

 飑线产生的条件

阵风锋龙卷风

飑线的出现

飑线的持续存在

无锋飑线

龙卷风爆发

 1999年爆发

 不解之谜与三州龙卷风爆发

 棕榈主日爆发和复活节爆发

 母亲节爆发

 冬季龙卷风

龙卷风初现

 乳房状云

垂直气流

风切变和中气旋

中气旋

 并非所有龙卷风皆源自龙卷风暴

非中气旋龙卷风

超级单体

 垂直气流分离

 巨大单体和火灾风暴

温度直减率和稳定度

 飞机面临的危险

 上升的空气和大气的结构

 下降气流和降水

 旋转

涡旋和角动量

 科里奥利效应和“澡盆塞涡旋”

科里奥利效应

 行星涡度、相对涡度和绝对涡度

 角动量守恒

 龙卷风涡旋

龙卷风的结构

 龙卷风的漏斗为何向下延伸，又怎样为人眼所见

 尘埃和碎屑

 抽吸性涡旋

龙卷风里面发生着什么

 威尔·凯勒的故事

 发光的龙卷风

龙卷风是怎样前进的

 多单体风暴

 超级单体风暴

 追踪风暴

 龙卷风很少远行

龙卷风的结束

 能量的极度集中

 能量耗散

热力学定律

尘暴和旋风

 旋风并非龙卷风

 对流和比热容

比热容

 旋风起于平静处

 旋风为何来无影去无踪

水龙卷和水魔

尼斯湖水怪是水魔吗？

 水龙卷

 水龙卷的形成

 非超级单体龙卷风和阵风锋龙卷风

鱼雨

 从天而降的鱼

 空中飞翔的蛙

 海龟、坚果和饮料罐

龙卷风发生于何时何地

 热带气旋和龙卷风

 类似龙卷风的风

 龙卷风产生的条件

 龙卷风为何多发于夏季

龙卷通道

 龙卷风发生最频繁的地方

 龙卷通道

 大草原上空的气团碰撞

龙卷风在欧洲

 任何地方龙卷风皆有可能

 高沼温什科姆遭遇火球袭击

 火球是什么？

 抽吸性涡旋和麦田圈

历史上的龙卷风

 欧洲的龙卷风

 龙卷风爆发

 大多数龙卷风转瞬即逝

 孟加拉和印度

 龙卷风在中国

龙卷风强度的测量

 根据气压梯度计算风速

 从造成的破坏推断风速

 多普勒雷达

多普勒效应的发现

探究龙卷风

无线电探空仪和无线电探空测风仪

 准备记录龙卷风

 分辨率

 从空中研究龙卷风

 电脑模型

 地面实况的必要性

追踪并预测龙卷风

 绘制天气系统图

 观察高层大气

 轨道卫星

气象卫星

 多普勒雷达

 收集解读数据

 警报

龙卷风的危害

 财产损失

向心力

 风的力量

动能

 涡旋中的压力

伯努利效应

 走在龙卷风前面和后面的风

气候变化会导致更多的龙卷风吗

 发现变化

 当前的气候变化

 气候越温暖，风暴就越多吗

太阳光谱

急流

 龙卷风发生得越来越频繁吗

龙卷风发生时的安全措施

 家人之间应保持联系，并知道该做什么

 准备好生活用品

 龙卷风警戒到来时

 龙卷风警报到来时

 活动住房、拖车、汽车和公共场所

 居安思危

附录

 国际单位及单位转换

 国际单位制使用的前缀

 热带气旋的名字

参考书目及扩展阅读书目

龙卷风的生命史很短。像1977年横扫美国伊利诺伊州和印第安那州的那样持续几个小时，行程约340英里(547公里)的龙卷风是非常罕见的。龙卷风存在的时间很少超过20分钟，有很多在1分钟或更短的时间内就消失了。龙卷风与地面接触的时间平均为5分钟，许多龙卷风由于这个原因而未得到报道。这些不为人知的龙卷风发生在偏僻、人烟稀少的地区。龙卷风过后，人们才发现它们对植物造成的破坏，并关注研究它们形成的原因。现在，许多国家对大气状况的监测比过去密切得多，许多在以前人们可能看不到的龙卷风现在都可以被观测到。而并不是说发生的龙卷风更多了。

龙卷风持续的时间长短取决于它可以获得多少能量。拥有的能量越多，龙卷风就越剧烈，这意味着猛烈的龙卷风要比温和的龙卷风可能持续的时间更长，理论上这是对的。但是很多强龙卷风分成了若干个涡旋，所以总的能量也在它们之间进行分配。一旦这种情况发生，单个的较弱的龙卷风可能很快便会消散，不过这时两个或更多这样的较弱龙卷风就会重新结合在一起，再度把它们的能量汇集起来。龙卷风就是这样，你永远无法准确预测它们的行为。

能量的极度集中

龙卷风代表着能量的极度集中，这并不是说它们释放了巨大的能量。普通的夏季阵雨都要比一般的龙卷风释放的能量多10倍，大多数不是特别剧烈的雷暴释放的能量则要多出1000倍。

龙卷风的惊人之势完全来自于它把能量集中在一个很小区域的能力。普通的雷暴积雨云体积约为280立方英里(1166立方公里)，而普通龙卷风的体积大约是1立方英里(4立方公里)。雷暴拥有的能量远远多于龙卷风，但它的能量在更大体积的空气中被分散了。

龙卷风的独特之处并不在于其生命史之短暂，而是它能够为自己最初的形成聚集起足够的能量。能量的极度集中是很难实现的，而且几乎总是不稳定的。比方说，让我们想一想烧水制作热饮料时的情形：把水烧热增加了它的能量，沸腾的水比周围空气的温度高得多，因而拥有更多能量，所以热水代表能量的集中，也就是说，它的能量密度更大。其能量的增加是通过燃烧燃料，把能量“输入”其中来实现的。可是，当饮料做好之后，马上就开始变凉。除非趁热把它喝下，否则它就会不断地冷却，直到与屋子里的空气温度一样(空气的温度因为热水而略有升高，但上升幅度非常微小，因而根本注意不到有什么变化)。能量的集中很难实现，而且还不稳定，不会长时间保持。

这种不稳定性的出现是由于能量总是从集中程度较高的区域向集中程度较低的区域流动。把冷水加热至沸腾并不违反这一规律，因为用来烧水的炉子比水的能量密度大，于是，能量便从炉子流向能量密度较低的水，而炉子又是通过能量密度更大的燃料燃烧被加热的。能量的单向流动是最基本的科学原理之一，被称做热力学第二定律(参见补充信息栏：热力学定律)。

推动积雨云以及在其下方形成的龙卷风的能量来自于太阳(它的能量在亿万年后也会最终耗散)。能量由于地面的受热不均而集中，导致形成单个的积雨云。不同气团在锋面处相互作用(参见补充信息栏：天气的冷暖锋)也会使能量集中。不过，能量不会长时间处于集中状态。一般的雷暴在一两个小时的时间内就会因能量耗尽而消失。超级单体风暴和多单体风暴几小时后便消亡。锋面处的冷空气将地面上空的暖空气最终抬升至一个高度，在这里，暖空气无法继续升高，所有的空气稳定下来。

龙卷风要求能量的高度集中。这种情况发生在上升空气形成的涡旋中心内外的压力差(水平气压梯度)大于8毫巴/100英尺(0.26毫巴/米)时。这样由外向内的气压急降是很少见的，但在有些龙卷风中，涡旋中心的气压要比涡旋外部低200—250毫巴。一些科学家认为，漏斗内的放电现象可能为导致低压形成的空气运动提供了部分能量，但对其发生机制还不了解。P101-102

何谓龙卷风？

整个上午，平原上空弥漫着沉重、压抑和炽热的气息，让人透不过气来。中午时分，一股强风自南方吹来，却并未使闷热得到多少缓解。随着下午时间沉闷地逝去，西方的天空开始出现一片片白色的薄云。渐渐地，云层在高空中融为一体，笼罩着大地。

远方，气象学家们从卫星照片上观察到在一片相当大的地区上空，云层正在形成，雷暴线逐渐显现。就即将来临的天气危险向人们发出警报是气象学家的应尽之责。此刻，他们正在收集尽可能多的关于这些风暴的信息。除了地面气象站提供的观测数据和仪表读数外，飞机的观测和雷达设备对他们也是很大的帮助。气象学家已经向可能受到风暴袭击的人们发布了第一次广播警报。

在白色云层的后面，西方的天际已经阴沉下来。一场风暴正在酝酿。下午3点时，人们不得不停下手边的事，因为乌云正像一堵厚重的墙迅速向他们压下来，令他们感到紧张不安。云似乎从地面一直延伸到眼睛所能看到的高度。的确，云底只有几百英尺高，而云顶的高度却在50000英尺(15250米)。闪电在密不透风的乌云中忽隐忽现。随着云层的逼近，人们可以看见一道道闪电划向地面。风越来越大。雷达站的警报接连不断。

人们头顶的云越积越厚，带来了冰雹。狂风中的雹块有的甚至有高尔夫球大小，人们不得不四散_躲避。雹块击打着建筑物，落到停在街上的汽车上再跳起来，声音震耳欲聋。漏斗

冰雹停了，风暴似乎已经过去。但事实上，此刻，真正的威胁已开始降临。在西南方向的云底，有一些云好像变成一片一片的，正朝着彼此相反的方向运动。然而，很快人们就发现，正是这些云片在紧挨着云块主体的下方形成紧密的环形，飞速向前推进。但因其大小无法判断，我们只能大致推测它们在大约2英里(3公里)以外的地方。

不停旋转的云从云底垂下，像一个白色漏斗，摇摇晃晃向地面延伸。在它触及地面的瞬间，颜色开始变化。一片深色的东西包围着它的底部，然后向上伸展，使整个云柱颜色都变暗了。在低沉的咆哮声中，云柱向东北方向移动，直奔城镇而去。追踪它的气象学家们测得它此时的时速达45英里(72公里)。当它呼啸而至时，镇上的人都已躲到了最安全的地方。

这就是龙卷风，也有人称其为旋转风或旋风，它是地球上最为强烈的风暴。龙卷风寿命很短，一般不超过半小时，但偶尔持续的时间会略长一点。底部的直径通常在半英里(800米)以内。在它的短暂“一生”中，消耗的能量足以使纽约市所有街道上的灯彻夜长明。龙卷风以漏斗的形状螺旋上升，内部的风速绝不低于每小时90英里(145公里)，有时甚至接近每小时300英里(483公里)。其巨大的力量能将尘土和其他松散物质卷向高空，远远地甩出或扔回地面。偶尔，龙卷风也会把物体毫发无损地轻轻放下，但这种情况极为罕见。1974年的龙卷风超级大爆发

1974年4月，一场龙卷风在20分钟内摧毁了900座房屋。同一天，在美国俄亥俄州的齐妮亚市，另一场龙卷风用更短的时间破坏了约3000座建筑物，齐妮亚中学的整个顶层被掀掉，而一辆公共汽车则被从大街上扔进学校里。

由于导致龙卷风产生的风暴移动迅速，所以龙卷风经常会一连串地出现。1974年的齐妮亚龙卷风就是被称作“超级大爆发”的一连串龙卷风中的一个。距离我们更近的一次龙卷风爆发发生在2003年5月4日的美国密苏里州、田纳西州和堪萨斯州，那天是星期天。这次爆发导致了毁灭性的破坏，至少有38人在风暴中死亡。用当地红十字会官员迈克尔·斯宾塞的话说，密苏里州的小镇皮尔斯市的“很多地方被夷为平地”。

无论时间和季节，龙卷风在任何时候都有可能发生，但它们更容易发生在某些特定的时间。在美国，龙卷风多发于4月到6月间，其中三分之二发生在下午和傍晚。所有龙卷风中有四分之一是在下午4点到6点之间袭击我们的。

美国是世界上出现龙卷风最多的地区，在许多其他国家，龙卷风也很常见。但在非洲和印度，龙卷风却极为罕见。1993年1月8日，一次龙卷风在孟加拉造成32人死亡，1000多人受伤。同年的4月9日，龙卷风袭击了印度的西孟加拉邦，摧毁5个村庄，100人死亡。在英国，每年大约有60次龙卷风，其中绝大多数没有报道，因为它们都发生在空旷无人的农田上，没有人想到在那里会出现龙卷风。《圣经·旧约》中多次提到旋风，这表明生活在近东的人们在很久以前就对它们很熟悉，并视其为最具破坏性的力量。