龙卷风的探测方法

龙卷风，是一种具有一定破坏力的自然现象。一般情况下，龙卷风是一种气旋。它在接触地面时，直径从几米到几百米，平均为250米左右，最大为1000米左右。在空中直径可有几千米，最大有10千米。

极大风速每小时可达150千米至450千米，龙卷风持续时间，一般仅几分钟，最长不过几小时。所到之处万物遭劫。龙卷风漏斗状中心由吸起的尘土和凝聚的水气组成可见的“龙嘴”。在海洋上，尤其是在热带，类似的景象在发生称为海上龙卷风。

龙卷风通常是极其快速的，每秒钟100米的风速不足为奇，甚至达到每秒钟175米以上，比12级台风还要大五、六倍。风的范围很小，一般直径只有25~100米，只在极少数的情况下直径才达到一公里以上；从发生到消失只有几分种，最多几个小时。

大多数龙卷风在北半球是逆时针旋转，在南半球是顺时针，也有例外情况。卷风形成的确切机理仍在研究中，一般认为是与大气的剧烈活动有关。

从19世纪以来，天气预报的准确性大大提高，气象雷达能够监测到龙卷风、飓风等各种灾害风暴。

龙卷风经过之处，常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象，它往往使成片庄稼、成万株果木瞬间被毁，令交通中断，房屋倒塌，人畜生命和经济遭受损失。

探测方法

多普勒天气雷达探测

龙卷风发生至消散的时间短，作用面积很小，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。

如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。

双极化天气雷达探测

双极化技术的出现对多普勒天气雷达探测中气旋和龙卷进行了有力的补充，全面提升了对龙卷微物理特征分析与预警预报水平。

①由于多普勒天气雷达对较小尺度的龙卷涡旋探测需要具有良好的空间分辨率，然而对双极化探测而言并不需要太高的精度。

②双极化特征信号不同于多普勒特征信号，由于其是“各向同性”的，所以并不依赖于观测角度的变化。

③当龙卷在夜间发生或被大量降水包裹着难以通过多普勒雷达观测发现时，双极化信息更能有效地将其识别。

快速扫描雷达探测

Wurman设计开发了第一部X波段移动式快速扫描雷达Rapid DOW，该雷达每7秒可以完成一次360°的体扫，在14秒的时间里可以探测到12个波束范围的数据，并且其距离分辨率达到11米，更易于对龙卷三维结构进行研究。

从当前对龙卷的探测技术来看，快速扫描雷达在时空尺度上对龙卷观测独特优势。而美国计划的下一代天气雷达网络也定位为多功能相控阵雷达。所以可见该技术未来必将成为研究该类天气的主要手段。