日报标题：这艘说翻就翻的小船，到底是怎么翻的？ 相关链接：北海公园水上旋风掀翻小船 漠北，大气科学/强风暴物理学 一、这是什么天气现象？ 尘卷风 二、如何形成的 1、简介 尘卷风最开始是用来描述沙漠戈壁地区沙尘现象的一种天气现象（扬沙风系），它与沙尘暴一样可以将沙砾卷起吹向高空，但运载沙尘的能力显著的弱于沙尘暴，两者并不处于一个量级上，尘卷风无论是破环力还是持续时间都要弱。 尘卷风与台风、龙卷风一样，都被称为“类兰金复合涡旋”，这种涡旋有一个类似刚体性质的旋转中心，可以把它看作是一个旋转的陀螺。事实上，水槽放水的时候产生的涡旋就是兰金涡旋的一种。 兰金涡旋的速度场与压力场，理想情况下的兰金涡旋又被称为 V-R 涡旋。 2、成因 在晴朗的天气下，由于太阳对地面的加热因下垫面性质的不同，使得加热并不是很均匀。干燥的沙地、沥青路、水泥地由于比热小，升温较草地、水面快，于是边界层中紧贴地面的那一层空气被迅速加热，形成了上冷下热的局面。于是地面上的空气开始“冒泡”，这就是热泡。 热泡理论被广泛的应用于热雷雨的形成和积云的形成理论中，同时尘卷风的形成也与热泡息息相关。热泡可以看成是一个正在上浮的气球，里面的总体气流状况是上升气流，而周围的冷空气不断的下沉补充，并继续被地面加热。 热泡的出现可以说为尘卷的出现提供了最基本的能量来源，但是还需这样的结构缺少角动量的来源，而尘卷的角动量的来源自然就是环境风和地形了。 Ⅰ 在大气的运动中，大尺度的如巨型温带气旋，台风等等，它的旋转主要受科里奥利力（科氏力，地转偏向力）的影响。而龙卷受到科氏力的影响则比较弱，在大多数情况下龙卷还是按照北半球逆时针的旋转，但是在一些尺度较小的龙卷（气旋）中也会发生顺时针旋转的现象，这又被称为反常气旋。 而尘卷风这类尺度比较小的气旋，受到科氏力的影响几乎微乎其微，它的旋转方向受地形和风场的影响更大。 Ⅱ 说到地形的影响，台湾的中央山脉常常起到削弱和改变台风路径的作用，而一些地形也使得龙卷多发，这些都是较大地形对天气系统的影响。而我们经常可以看见墙角一阵旋风卷起落叶或者杂物，再或者一个土包就可以挡住一阵风，这类小地形的影响与湍流一起，塑造着微气象过程。而通常容易使气流携带角动量的区域自然是有地形的区域，例如地形的背风处、开口状的地形（喇叭状）等等。 所以，当外界的气流携带者初始角动量与热泡相遇的时候，就会在上升气流集中区域被加强（这与涡管有关，可以参考《流体力学》相关内容），也就是热泡的中心区域。 一个尘卷风过程的气流场模拟 [1] 所以，有了热泡，有了初始的角动量，尘卷风就这么形成了。当然，热泡的尺度可大可小，这也就导致了尘卷风的尺度可大可小，小到直径仅有几米的，大到几十米都有可能。 三、北京北海公园尘卷风 从当时的截图来看，这个尘卷风属于矮胖型的尘卷风，呈现出一个拉长的圆锥形。这是由于卷起的除了较轻的尘土还有水滴的缘故。这个尘卷风并不太大，而且兰金涡旋的一个特点就是离开涡核附近流速和转动迅速减小，所以这个尘卷的影响范围也非常小。 这个尘卷风的源地不太可能为水面。因为这个季节水面的温度较冷，不利于热泡对流的生成。更有可能是在岸边的陆上生成了一个弱的涡旋系统，然后在发展的过程中被湍流、阵风等环境风吹到了水面上。虽然冷水面不能提供热力来源，但它有一个好处，就是开阔且摩擦小，可以为尘卷的提供一定的持续时间。 四、预报尘卷风 现阶段不可能，将来的可能性也不大，但是要充满期待。 完全的模拟大气过程一直是大气科学家们理想的乌托邦，但是大气系统作为非线性动力系统，也就是混沌系统。要完全的模拟每一个角落发生的过程，以现阶段的数学工具、物理方法、计算能力想要做到是十分困难的。 [1]顾兆林等. 尘卷风的形成、结构和卷起沙尘过程的数值研究. 气象学报,2003,61(6):751-760 -- 完 除知乎应用外，请勿转载，如需转载请先私信联系我~谢谢~ 专栏 大气之象 不定期更新，欢迎关注~ 个人主页 漠北 欢迎关注~ 阅读原文
