超大胞龍捲風

認識龍捲風(Tornado)
中國文化大學大氣科學系劉清煌副教授

龍捲風是所有天氣系統中最暴烈的天氣現象，雖然其生命期僅有數分鐘至數十分鐘，但強度卻是最強的，任何時間及地點只要氣象條件適合均有可能發生龍捲風，由於其生命期短且在很短時間內即可形成，故發生龍捲風之大氣環境有其特殊之條件。

圖1：1998～2010台灣地區發生龍捲風/水龍捲位置分布圖，數字為發生之次數。

根據發生龍捲風地點之統計，世界上發生龍捲風最頻繁地區是位於美國中部，包含德克薩斯州、奧克拉荷馬州、內布拉斯加州及以東的地區，南來之墨西哥灣暖濕空氣與北來之乾冷空氣在此交會，乾冷空氣下沈、暖濕空氣上升，因此特別有利於劇烈對流系統的發生，大部分的超大胞（Supercell）均誕生於此地，這些超大胞以及劇烈對流天氣系統（如弓形回波、颮線）醞釀出強大的龍捲風（Kessler 1992, Doswell 2001）。此地之氣候條件相當有利於龍捲風的生成，其強度及直徑均大過其他地區之龍捲風，這個地方俗稱「龍捲風巷」（Tornado alley, Bluestein 1999），也被稱為「龍捲風的故鄉」。

以超大胞產生之龍捲風而言，龍捲風多半發生於超大胞下方兩陣風鋒面（gust fronts）交接點，此處乃超大胞最不穩定的地方，產生之龍捲風稱為超大胞龍捲風（Supercell tornado）（Wakimoto and Wilson 1989）。除超大胞易發生龍捲風外，伴隨強烈之界面（如鋒面）或強烈對流胞也有可能產生龍捲風，這類龍捲風稱之為非超大胞龍捲風（non-supercell tornado），其強度及大小均較超大胞龍捲風為弱且小，且生命期也較短，但仍會有強個案的發生，Wakimoto and Wilson（1989）研究非超大胞龍捲風之個案認為這類龍捲風是起源於低層的輻合區，於輻合區中由於水平風切之風切不穩定會產生一些小的渦旋，若積雲之上升氣流區與小渦旋耦合在一起，透過渦流管（vortex tube）之抽拉作用，使得小渦旋快速成長而形成龍捲風。非超大胞龍捲風雖然較弱，但其生成條件較容易滿足，因此發生之頻率與造成的災害也不容輕忽。目前科學家對龍捲風仍許多不理解之處，經由科學觀測實驗希望對龍捲風之生成環境及內部結構能有進一步的認知。