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试论江苏龙卷风形成机理及应对策略

投稿时间:2017-03-23 14:39 投稿人:张君才 【字号: 访问量:

根据网络上报道,2017年3月1日下午,江苏盐城被大风突袭,在阜宁县向阳路上,一座在建工地的塔吊被大风拦腰刮倒。无独有偶,2016年6月23日14时许,江苏盐城阜宁县、射阳县部分地区突发龙卷风冰雹严重灾害,多个乡镇受灾,造成大量厂房、民房、学校教室倒塌,部分交通受阻。这两个事例都发生在江苏,决不是偶然事件,查阅有关气象资料,记载有江苏的如皋、南通、响水、阜宁、泰兴等县是龙卷风发生最多的地区。分析其原因,江苏临黄海,紧靠黄海的如皋、南通、响水、阜宁、泰兴多水域,水的热容量大,随着地球变暖,大面积的水域就可能积集大量的热量,大量的热量一旦蒸发,就有可能带动空气流动形成龙卷风。下面就龙卷风形成机理及防范对策和创建新的建筑形式来抵御龙卷风做些探讨。

一、从蝴蝶效应原理探索龙卷风的形成及防范对策

什么是蝴蝶效应?对于这个效应最常见的阐述是:“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙龙卷风。”其原因就是蝴蝶扇动翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并产生微弱的气流,而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起一个连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。

为什么会出现蝴蝶效应?这个理论可不可信,我们来探索其基本原理。在常年积雪的高山上,一句大声的喊叫,都可能会引起一场雪崩,原因是积雪自身受重力作用,其结构又是松散结构,天空中长年累月的飘雪,使得积雪处于一种稳定平衡的临界状态,只要稍微有点风吹草动,平衡就会被打破,就会产生雪崩。

积雪受重力作用是向下的,而热空气所拥有的升力是向上的。当某个区域的热空气大量聚集,处于一种稳定平衡临界状态时,只要蝴蝶扇动几下翅膀,就会导致周围热空气气流的上升,进而带动部分热空气上升,进而带动大量的热空气上升形成龙卷风、台风甚至飓风。热空气的上升与雪崩是一个道理,一个向上“崩塌”,一个向下“崩塌”。

因此,蝴蝶效应这个理论是可信的,但最先的定义并没有注出是在某种临界状态下,蝴蝶扇动翅膀才有作用,在非临界状态,是不起作用的,以后解释蝴蝶效应,应该把这个内容加进去。

由此得出结论:龙卷风产生的机理是某个区域热空气大量聚集,达到了临界平衡状态,只要受到扰动,热空气就会产生强劲的上升力形成龙卷风。

知道了龙卷风产生的机理,对症下药,就可以减少或不让龙卷风发生。建议如下:

1、密切监测江苏沿海一带黄海海水温度。

2、密切监测江苏如皋、南通、响水、阜宁、泰兴一带开阔、最低洼地段和水域的温度。

3、掌握、分析历年发生龙卷风时,海水和内陆水域的温度上升的度数是多少,增加了多少度,就有可能产生龙卷风。因为水的热容量大,储存的热量多,一旦释放则威力巨大。

4、掌握、分析历年龙卷风的大致路径,在路径上栽植大量而密集的树木,用作“消力林”。即使龙卷风发生了,这些“消力林”也会逐步将将龙卷风的威力耗尽。注意“消力林”的布置一定要平行黄海,才能取得消力作用,垂直布置的话则会形成通道引风入内。

5、栽植大量的苗木可降低龙卷风发生的几率。由于苗木具有光合作用功能,可将太阳能吸收,使得苗木生长茂盛,这时的太阳能变成了茂盛的苗木。如果像以往一样,任夏天的太阳照到大地和水面,太阳能就会以热的方式储存在大地和水里,热量聚集多了,就容易产生龙卷风。

6、在如皋、南通、响水、阜宁、泰兴一带开阔、低洼、龙卷风路径地段建设底部架空的景观“烟囱”。“烟囱”具有强劲的抽风散热功能,只要有温差,就自动抽,无须动力,一年四季、夜以继日地抽,使得热空气无法聚集,因而就无法形成上述的临界平衡状态,龙卷风也就不会产生。

7、在众多的广场、屋顶安装太阳能朝天风扇,将太阳能转化成风能,将热空气吹送至较高的天空扩散。自入夏起,就不让热空气聚集。

8、检查近些年来,城市规划中建筑布局是否堵塞了原有自然通风通道,如果有,则要进行专题研究,决定是否必须进行拆除。

发生龙卷风的地方,一定是水面多,树木少,容易聚集热量的地方,就像发生雪崩的地方一定是聚集了大量的雪是一个道理。密切关注各地水温的温度,想尽各种办法消除热量的聚集,不让其达到临界状态,就可减少龙卷风的产生几率。故提出上述减少或不让龙卷风产生的基本原理和有关工程措施方面的建议。

二、龙卷风多发地区房屋设计建议
  龙卷风威力巨大,人类似乎对它无可奈何,但只要搞清楚了其本质,就可以让其乖乖地顺着我们的意图不起破坏作用。
  力有三要素:大小、方向和作用点,失去其中之一则力无法起作用。龙卷风的大小、方向我们难以控制它,但可以在作用点上想办法。即设计建造房子时设计成“钢盔式”或“圆台式”光溜溜外型,当龙卷风袭来时,它对房子没有抓着点,也就是说力对房子没有作用点,即使力再大也不能对房子构成破坏。所以对龙卷风多发地区设计民房提出如下要求:

1、房子为“钢盔式”或“圆台式”,外表尽量光滑。

2、不能设带挑檐的屋顶。

3、不能设外挑阳台。

4、龙卷风来的方向不能设窗户和阳台。

5、门、窗紧靠墙体外侧安装且必须坚固,龙卷风高发季节和接到预报时要紧闭门、窗。

6、不能设入口门厅。

7、地下室入口要尽量远离房子,且其朝向要避开龙卷风来的方向。

总之,房屋外型设计要做到圆而不方、滑而不棱、藏而不露。从外型、从细节上都不给龙卷风以作用点,这样才能确保以后建的民房不会被龙卷风卷起。

随着地球变暖,龙卷风这样的事件只有愈来愈多,愈来愈严重,必须引起高度重视,积极科学有效地预防和面对,才能遏制龙卷风的发生。即使发生,也可以将龙卷风带来的灾害降到最低。