竜巻の物理的特性

風速と空気圧

風速の測定は、写真測量(写真からの測定)とドップラー効果を用いたリモートセン これらの2つの手法は相補的です。 それらは、コア内およびその周辺の物体を追跡することによって、竜巻の風速に関する情報を提供する(物体が空気の速度で動いているという仮定)。 写真測量では、フィルムやビデオテープに記録された塵パケット、植生、建物の破片の動きの分析によって画像平面全体の速度を決定できますが、カメラ 一方、電波(レーダー)や光(lidar)のパルスで照らされた雨滴や破片から受信されたドップラーシフトされた電磁的な”エコー”を処理することにより、計器に向かっていくつかの条件下では、極端な風速は、竜巻のコーナー領域で発生する可能性があります。

竜巻のコーナー領域で発生する可能性があります。

ップラーレーダーと写真測量を用いて行われた激しい竜巻の風速のいくつかの測定は、竜巻によって生成される可能性のある最大接線方向の風速が毎秒125-160メートル、または毎時450-575キロ(毎秒約410-525フィート、または毎時280-360マイル)の範囲にあることを示唆している。 ほとんどの研究者は、実際の極値はこの範囲の下限近くにあると考えています。 この考えと一致するのは、1999年5月3日にオクラホマ州オクラホマシティの郊外を襲った竜巻で、これまでに測定された最速の風速318マイル/時(約512km/時)の移動式ドップラーレーダーを使用して行われた測定であった。

最大接線速度は、地面から30-50メートル(100-160フィート)の中心にある渦コアの先端を囲むリング状の領域で発生します。 (したがって、それらは表面の損傷を引き起こす風よりも少し高くなる傾向があります。)リング内の穴を通って中央ジェットとして上昇する空気の垂直速度は、毎秒80メートル、または毎時300キロ(毎秒約250フィート、または毎時170マイル)と高い 流入領域からコーナー領域(中央ジェットに供給する)に流れる空気の半径方向の速度は、毎秒50メートル、または毎時180キロ(毎秒約160フィート、または毎時110マイル)に達すると推定されている。 気流の構成は竜巻の強さによってかなり変化するため、垂直および半径方向の速度の極端さは、接線方向の速度の極端さと同時に発生しない可能性

これらの極端な速度は、地球の表面の近くで発生することが知られている最強の風です。

実際には、それらは地面に近いトルネードコアの非常に小さな部分に発生します。 彼らの実際の発生はまれであり、彼らが発生したとき、彼らは通常、非常に短いだけ続きますtime.In ほぼすべての竜巻(約98パーセント)は、最大到達風速は、これらの最大可能な速度よりもはるかに少ないです。

竜巻の大気圧の直接的な測定は行われていませんが、竜巻が気圧計(時間の経過とともに大気圧を記録する計器)を備えた気象観測所の近くを通過したときには、いくつかの測定が行われています。 このような事件からのデータは、実験室の渦で行われた測定とともに、竜巻の下の表面圧力の分布を記述する数学的モデルの構築を提供する。 これらのモデルは、竜巻の風に関する情報と組み合わせて、与えられた竜巻の中心で最も可能性の高い空気圧を推定するために使用されます。

これらの外挿は、低い表面圧力の領域がトルネードコアの下を中心としていることを示しています。 この地域の面積は、それを取り囲む高速風の環の面積と比較して比較的小さい。 激しい竜巻であっても、この地域の表面圧力の低下(周囲の大気中の表面圧力に対する)は、おそらく100ヘクトパスカル以下(すなわち、海面における標準大気圧の約10%)である。 ほとんどの竜巻では、中央の表面圧力の低下はそれほど大きくありません。

竜巻の中で最も低い大気圧は、圧力低下の大きさは不明であるが、表面上の数十から数百メートルのコアの中心にあると考えられている。 激しい竜巻では、この圧力差は中央の下降流を誘導するのに十分であると思われる。

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