龙卷风是极强对流的产物,一般与对流复合体或超级单体相伴随,在强对流积雨云下形成的旋转极快的气旋。龙卷风的产生条件包括近地面的风切变和显著的垂直运动、不稳定能量,雷暴是能够满足以上条件的理想环境,也是引发龙卷风的主要原因,其中由超级单体引发的龙卷被称为超级单体龙卷,其他情形被称为非超级单体龙卷。超级单体龙卷强度的强度和规模通常大于非超级单体龙卷。
龙卷风是近地面不稳定能量中在很小的区域内集中释放的一种形式。一般发生在春夏过渡季节或夏秋之交(4~10月),以前者居多。龙卷风生成在大气微物理学方面没有明确结论。但在动力学方面被认为与上升气流和垂直风切变有关,且可大致分为四个阶段:
1.对流系统带来大气中的不稳定能量,并引发上升气流。
2.上升气流在风速和风向切变的作用下产生垂直涡度,即在水平方向开始旋转。
3.该旋转系统在辐合气流的作用下向对流系统内部发展,在对流层中层形成龙卷核心。
4.在对流系统前部下沉气流的作用下,龙卷核心发展的涡旋向下垫面延伸,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷风。
多漩涡龙卷风
多漩涡龙卷风是包含次级涡旋的龙卷风。次级涡旋通常在主涡旋接触下垫面后生成,数量在2到5个不等,围绕主涡旋旋转且不易通过观察辨别。多漩涡结构的发展与龙卷风强度有关,EF4级以上的龙卷风容易发展为多涡旋龙卷。次级涡旋的生成和消失是动态的,通常仅维持数分钟。多漩涡龙卷风可能具有很大的破坏力。
水龙卷
水龙卷或海龙卷是水上的龙卷风,通常为非超级单体龙卷。世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。在美国,水龙卷通常发生在美国东南部海岸,尤其在佛罗里达南部和墨西哥湾。水龙卷的破坏性比超级单体龙卷要小,但仍然是危险的。水龙卷能吹翻和毁坏船只,当移动至陆地时会有更大的破坏。当水龙卷很可能产生或在海岸水域上已经看得见的时候,美国国家气象局将会发出海上警告;当水龙卷向陆地移动时发出龙卷风警告。
陆龙卷
陆龙卷是产生于陆地的非超级单体龙卷。陆龙卷和水龙卷有一些相同的特点,例如强度较弱、持续时间短、冷凝形成的漏斗云较小且经常不接触地面等。陆龙卷和雷暴等剧烈天气没有关联,但依然会带来气象灾害例如强风,并造成破坏。
大风:龙卷风的风速极高,有时能超过声速,具有无穷的威力。大风可以摧毁地面上的许多物体,对建筑造成毁灭性破坏,如屋顶被卷走,房屋其他部分随之崩解。被强风驱使而四处横飞的杂物、碎块会像弹片一样打击其他物体,造成额外伤害。
内部低气压:龙卷风内部的气压极低,与其外部形成强烈的气压差。这种气压差可能导致建筑物或车辆内外产生强大的力量,造成建筑物或交通车辆的“爆炸”式破坏。此外,龙卷风像特殊的吸泵一样,能将其触及的水、沙尘、树木、人畜等吸卷而起,形成高大的柱体,然后移到某地再随暴雨降到地面,造成广泛的破坏和人员伤亡。
拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物:龙卷风经过的地方,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象,有时甚至直接导致人员伤亡。历史上最致命的龙卷风之一是1925年3月18日发生在美国的“三洲大龙卷”,导致695人死亡。