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尘卷风

提示：此条目页的主题不是沙尘暴。

尘卷风（英语：dust devil，在某些地区也被称为尘魔、尘旋或沙旋）是一种强壮、形态良好、相对短暂的龙卷风。其尺寸范围从小至18 in/半米宽或几码/米高到大至超过30 ft/10 米宽和超过半英里/1公里高；主要的垂直运动是向上的。尘卷风通常是无害的，但在极少数情况下，它会变得足够大，对人身和财产构成威胁[1][2]。

尘卷风
美国亚利桑那州发生的尘卷风
发生地区主要是温带和热带地区
季节夏季最常见
影响灰尘和碎片可能飘向空中风害


它们与龙卷风相似，因为两者都是一种涉及垂直旋转风柱的天气现象。大多数龙卷风都与更大的母环流有关，即[[超级单体]雷暴背后的中气旋。在晴朗的天气里，尘卷风在阳光充足的条件下形成漩涡上升气流，很少接近龙卷风的强度。

构造

 
波兰 克拉科夫的尘卷风。

当地表附近的一股热空气迅速穿过其上方的较冷空气，形成上升气流时，就会形成尘卷风。如果条件合适，上升气流可能会开始旋转。随著空气迅速上升，热空气柱垂直拉伸，从而使质量更靠近旋转轴，而通过角动量守恒加剧了旋转效应。尘卷风中的副流导致其它热空气水平向内加速到新形成的涡流底部。随著越来越多的热空气冲向正在发展的涡流，以取代正在上升的空气，旋转效应变得更加强烈和自我维持[3]。尘卷风，完全成形的烟囱是一个漏斗状的烟囱，热空气通过它向上和绕圈移动。随著热空气上升，它冷却，失去浮力，最终停止上升。当它上升时，它会置换掉在涡流核心外下降的空气[4]。

旋转效应和表面摩擦通常会产生向前的动量。如果尘卷风越过附近的热表面空气源，它可能会持续存在[5]。

随著地表附近的可用热空气被引导到尘卷风中，最终周围的较冷空气将被吸入。一旦发生，效果就会非常显著，尘卷风会在几秒钟内消散。通常，当尘卷风缓慢移动（耗尽）或开始进入地表温度较低的地形时，就会发生这种情况[6]。

某些条件会增加尘卷风形成的可能性：

  • 平坦贫瘠的地形、沙漠或柏油路：平坦的条件增加了热空气“燃料”接近恒定的可能性。沙尘或沙质条件会导致颗粒被卷入涡流，使尘卷风很容易被看到，但这对涡流的形成不是必需的。
  • 晴朗的天空或多云的天气：地表需要吸收大量的太阳能来加热地表附近的空气，并创造理想的尘卷风条件。
  • 微风或无风，气温凉爽：尘卷风可持续性的根本因素是近地表空气和大气之间的极端温差。刮风的天气会破坏尘卷风的旋转效果。

强度和持续时间

许多尘卷风通常又小又弱，通常直径小于3 英尺（0.9 公尺），最大风速平均约为45 英里/小时（70 公里/小时），它们通常在形成后不到一分钟就会消散。在极少数情况下，尘卷风会变得非常大和强烈，有时直径可达 300 英尺（90 公尺）风力超过60mph（100 公里/小时），和可以持续超过20 分钟才消散[7]。由于它们的直径很小，柯里奥利力在尘卷方本身并不重要，因此确实会出现反气旋旋转的尘卷风[8]。

危害

墨西哥的大尘卷风。
 
美国爱荷华州，一个强尘卷风对房屋侧面造成轻微损坏。

尘卷风通常不会造成伤害，但在过去，罕见的严重尘卷风会造成伤害甚至死亡[9]。2000年9月14日，一个这样的尘卷风袭击了亚利桑那州旗杆市的可哥尼诺县游乐场，对几个临时帐篷、摊位和展台以及一些永久性游乐场结构造成了严重破坏。据报导，有多人受伤，但无人死亡。根据留下的破坏程度，估计尘卷风产生的风速高达75 mph（120 公里/小时），这相当于EF0龙卷风[10]。在2003年5月19日，一个尘卷风将缅因州莱巴嫩一栋两层楼的屋顶掀翻，导致屋顶倒塌，里面一人死亡[11][12]。在2008年6月18日，怀俄明州卡斯帕尔附近的一名女子被尘卷风杀死，尘卷风导致青年棒球场的一个小得分手的棚屋翻倒到她身上[13]。2010年在东部德克萨斯州的埃尔帕索，在一个充气城堡里的三个孩子被一个尘卷风抱起，被抬了10英尺多（3 公尺），越过栅栏，降落在三栋房子外的后院[14][15]。2018年，在科罗拉多州商贸城，一个强大的尘卷风把两个可携式便盆抛向空中；无人受伤[16][17]。2019年，中国河南省禹城县的一个大型尘卷风将一座充气跳楼抬到空中，造成2名儿童死亡，18名儿童和2名成人受伤[18]。

尘卷风与大约100起飞机事故有关[19]。虽然许多事故都是简单的滑行问题，但也有一些事故造成了致命的后果。尘卷风也被认为是跳伞者和滑翔伞飞行员的主要危险，因为它们会导致降落伞或滑翔伞在几乎没有任何警告的情况下，在被认为太低而无法{{link-en|切开|Cut-away]]的高度坍塌，并导致跳伞者严重受伤或死亡[20][21][22]。1996年6月1日的情况就是这样，一个尘卷风导致一名跳伞者的降落伞在离地面约30英尺（9.1米）的地方坍塌[23]。尘卷风也会导致野火。1868年，[[[丹麦]]比隆市镇草甸溪（英语：Engebæk）发生了一起案件，一个尘卷风将一簇灰尘扔进了加热器，引发了一场可能从10,000公顷扩大到50,000公顷或更大的野火[24]。

电力活动

尘卷风，即使是很小的尘卷风，也会产生每米10,000伏以上的无线电杂讯和电场[25]。尘卷风会刮起小污垢和灰尘颗粒。当粒子旋转时，它们通过接触或摩擦充电（摩擦带电）而带电。旋转的带电粒子还会产生每秒波动3到30次的磁场[26]。

这些电场可能有助于涡流将物质从地面提升到大气中。现场实验表明，一个尘卷风每秒可以从它经过的每平方米（每英亩10磅/秒）的地面上扬起1克灰尘。一个直径约100米（330英尺）的大型尘卷风可以在30分钟内将约15公吨（17短吨）的灰尘抛向空中。席卷世界沙漠的巨大尘卷风在发生的少数风暴中每年占大气中矿物粉尘的8%。相较之下，在夏季穿过沙漠的明显较小的尘卷风所携带的灰尘大约是沙漠的三倍，因此对大气中的灰尘含量产生了更大的综合影响。当这种情况发生时，它们通常被称为砂柱[27]。

火星的尘卷风

 
火星上的尘卷风（MGS）
 
尘卷风在火星表面造成扭曲的黑暗痕迹。
 
火星的蛇形尘卷风（MRO）
这个部分摘自：尘暴痕迹[编辑]
 
2001年4月10日，亚马逊平原上的火星尘卷风(也可观看 （页面存档备份，存于互联网档案馆）) (视频 (2分19秒) （页面存档备份，存于互联网档案馆）)。
火星上许多地区都经历过巨大的尘卷风，这些尘卷风会在火星表面留下痕迹，因为它们会扰动火星表面大部分区域所覆盖的一层纤薄明亮的尘埃。当尘暴经过时，它会吹走覆盖层，暴露了下面黑色的表面。然而，在几周之内，深色痕迹又会呈现出以前的明亮色，这要么是由于风的作用将地面重新覆盖，要么是暴露在阳光和火星大气中的表面被氧化。

其它名称

在澳大利亚，尘卷风通常被称为“Willy willy”[28]。 在爱尔兰，尘卷风被称为“sí gaoithe”或“fairy wind”[29][30]。

相关现象

 
于加拿大蒙特利尔皇家山上，类似于沙尘暴的雪旋风或尘卷。
 
蒙古的煤尘卷风。
 
发生在谢尔溪和羚羊山脉的大火，形成灰烬的尘卷风。

灰烬尘卷风

在最近燃烧的地区，新沉积的灰烬下的热煤渣有时可能会产生大量的尘卷风。灰烬的重量较轻，颜色较深，可能会产生数百英尺外可见的尘卷风。

灰烬尘卷风的形成类似于尘卷风，经常在最近火灾的烧伤疤痕区域不稳定的日子里出现。

煤尘卷风在蒙古国南戈壁省察干汗（英语：Tsagaan Khad）的煤城很常见。当尘卷风捡起大量储存的煤炭时，就会发生这种现象。它们的深色使它们类似于一些龙卷风。

火龙卷

主条目：火龙卷

火龙卷或火漩涡，有时也称为火尘卷风或火龙卷风，可以在可燃建筑结构发生强烈火灾时看到，或者更常见的是在森林或丛林火灾中看到。火龙卷是从可燃材料中释放的燃烧气体的漩涡状结构。漩涡的起源可能类似于尘卷风的漩涡。 与尘卷风不同的是，火焰气体漩涡所达到的高度不可能大于垂直火焰的可见高度，因为周围气体的湍流会抑制在旋转/上升的气体之间相对于周围气体形成稳定的边界层[31]。

干草尘卷风

“干草尘卷风”是一种温和的旋风，在新鲜割下的田地干草上方的温暖空气中形成。在风平浪静、阳光明媚的日子里，从地面升起的热空气柱形成漩涡，在空气中无害地翻腾和旋转茎秆和干草块，经常让孩子和旁观者感到高兴[32][33][34]。

雪尘卷风

尽管在积雪覆盖的地区加热差更困难，相同的条件会产生“雪尘卷风”，有时也称为“雪旋风”[35]。

蒸汽卷

主条目：蒸汽卷

蒸汽卷是当冷空气位于温暖得多的水体或饱和表面时形成的饱和空气的小气漩涡柱，其高度不同但直径较小[36]。它们也经常出现在从发电厂升起的蒸汽中[37]。

相关条目

参考资料

  1. ^ dust devil. Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. 2016. 
  2. ^ Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. 2000. ISBN 978-1-878220-34-9. （原始内容存档于2009-01-30）. 
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  4. ^ Ludlum, David M. National Audubon Society Field Guide to North American Weather . Knopf. 1997. ISBN 978-0-679-40851-2. 
  5. ^ Thompson, Andrea. How Do Dust Devils Form?. Scientific American. [26 May 2021]. 
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  7. ^ Dust Devils: Ephemeral Whirlwinds Can Stir Up Trouble. Arizona Vacation Planner. [2007-10-05]. （原始内容存档于2012-07-18）. 
  8. ^ Anti-Cyclonic Dust Devil?. 30 May 2005 [29 April 2022]. （原始内容存档于6 April 2023）. 
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  15. ^ This rare weather incident was the subject of a United States Air Force Weather Squadron study: Clarence Giles, "Air Force Weather Squadron forecasts, studies weather to keep servicemembers safe", https://web.archive.org/web/20150518114436/http://fortblissbugle.com/air-force-weather-squadron-forecasts-studies-weather-to-keep-servicemembers-safe/ archived 2015-05-18 Fort Bliss Bugle, Unit News p.1A (January 12, 2011)
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  33. ^ Lumley, Sarah; Taylor, Michael. Gigantic 'hay devil' whirlwind rips through field in Somerset countryside. Daily Mirror (London). 10 July 2018 [22 April 2023]. 
  34. ^ Hay devil caught on video in Oregon. WTVY News 4 (NBC News Channel) (Dothan, Alabama). 10 July 2017 [22 April 2023]. 
  35. ^ Snow Devil. World Meteorological Organisation. [2023-01-11]. 
  36. ^ Steam Devil. World Meteorological Organisation. [2023-01-11]. 
  37. ^ Lyons, Walter A. The Handy Weather Answer Book . Detroit, MI: Visible Ink Press. 1997. ISBN 0-7876-1034-8. 

外部链接

 
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