风是怎样刮起的？
空气在水平方向上的运动就是风。风向是指风的来向，风速是单位时间内空气在水平方向上移动的距离，通常用“米/秒”表示。
风是怎样刮起来的呢？这与空气受热膨胀遇冷收缩的特性有关。地球表面由于受热不均，使各地获得的热量有多有少。受热多的地区，空气膨胀上升，空气密度减小，因而气压降低。受热少的地区，空气收缩下沉，气压升高。这样，两地区就产生了气压差。两地冷热程度越悬殊，两地的气压差就越大，空气流动得就越快。两地气压差小，风力就微弱。两地气压若相同，就不会有风产生。
风是引起天气变化的一个重要因素，它把大气中的热量、水汽从一个地方输送到另一个地方。大陆内部的空气含水汽少，刮西北风时，天气多晴朗；刮东南风时，风带来了海洋上空充沛的水汽，容易出现降雨天气。因此，不同的风向预示着不同的天气变化。由于风对人类的活动有着直接的影响，因此正确判断风力的大小，在日常生活中是很有实际意义的。
风力的大小用风级表示。风级从0~12共13级。级数越大，风力越大，空气流动得就越快。在没有测风仪器的情况下，可以根据眼前景物的变化确定风力的大小：
0级为无风，这时水面无波，烟往上直冲，其风速在0.0~0.2米/秒；
1级为弱风，此时树叶略动，烟随风飘，其风速在0.3~1.5米/秒；
2级为轻风，此时树叶微响，人面部有感觉，其风速在1.6~3.3米/秒；
3级为微风，此时彩旗迎风招展，小船轻轻簸动，其风速在3.4~5.4米/秒；
4级为和风，此时尘土飞扬，树枝摇动，其风速在5.5~7.9米/秒；
5级为清风，此时小树摇摆，水波滚动，其风速在8.0~10.7米/秒；
6级为强风，此时撑伞困难，电线发声，其风速在10.8~13.8米/秒；
7级为疾风，此时水起巨浪，顶风难行，其风速在13.9~17.1米/秒；
8级为大风，此时树枝被折断，江河掀起大浪，其风速在17.2~20.7米/秒；
9级为烈风，此时房瓦被掀掉，烟囱被吹垮，其风速在20.8~24.4米/秒；
10级为狂风，能吹倒大树，具有很大的破坏力，其风速在24.5~28.4米/秒；
11级为暴风，暴风在陆地上极为罕见，能掀翻海上船只，其风速在28.5~32.6米/秒；
12级为台风，此时海浪涛天，风浪能将海上的巨轮吞没，其风速大于32.6米/秒。
龙卷风是龙卷起来的风吗？
一、什么叫龙卷风
龙卷风（或龙卷）是一种激烈旋转的空气旋涡。它在短时间内，在小范围地区可以造成激烈的破坏。从这个意义讲，龙卷风是大气中破坏力最强的风暴。龙卷风旋转空气柱的直径一般在30~800米，因而这种小范围的天气现象在天气图上是看不到的。龙卷风常常发生得非常迅速和突然，有时事先几乎毫无征兆。例如，在有些经常出现龙卷风的国家，经常可以遇到这种情况：在龙卷风出现前不久，还是一派春光明媚的景象，而突然西方的天空被乌云和雷暴云遮蔽，隆隆雷声猛然大作，激烈的飑线也随即到来。黑暗的天空、电闪、雷鸣，再加上强风构成了龙卷风天气的景象。因而在有些国家（例如美国）大多数农家专门挖筑了躲避风暴的地窖，当这种可怕的天气现象到来时，他们就迅速地躲到里面去。在我国，龙卷风并不多见，春季和夏初主要发生在华南、华东一带，其他省区偶尔也有龙卷风出现。在西北干燥地区，可以见到一种叫尘卷风的旋风，样子虽然很像龙卷风，但产生原因与龙卷风根本不同。在我国近海地区有时也能见到水龙卷。
龙卷风是一种猛烈的旋风，在涡旋内部空气柱强烈的旋转着。当龙卷风发生时，一个像漏斗或象鼻似的空气柱从雷暴云底盘旋向下，这种空气柱叫漏斗云。漏斗云是龙卷风现象最显著的特征。当它伸到陆地地面时，常常吸起大量尘沙、碎片，形成尘柱。强的龙卷风能拔树掀屋，破坏力极大。当漏斗云在水面上通过时，能吸起高大的水柱。龙卷风是一种严重的灾害性天气。一些强烈的龙卷风可以破坏其移动路径上的任何物体。1925年3月18日在美国曾出现一个最强大的龙卷风，风暴以30米/秒的速度走了360千米，沿途使689人死亡、1980人受伤。但这种强龙卷风是个罕见的特例。
龙卷风是一种小范围的强烈天气现象。龙卷风移动路径的长度一般在几米到80千米之间，破坏区的宽度经常不超过几个城区。有些龙卷风的破坏区只有12平方米。因而龙卷风通过的路径上破坏极大，但在路径百米之外，几乎完全无风，似乎像龙卷风根本没有通过时一样。
过去曾经认为龙卷风只发生在北美洲大陆上。后来在世界各个地方也不断观测到龙卷风。根据比较可靠的记录和观察，在每一个陆地国家都出现过龙卷风。其中出现龙卷风较多的国家是美国、英国、新西兰、澳大利亚、意大利、日本等。
二、龙卷风的种类
龙卷风有三种：陆龙卷（一般也叫龙卷）、冰龙卷和高空漏斗云。它们共同的特征是有漏斗状的云从空中向地面伸展，漏斗的母体是积雨云。前面说的梨状云就是龙卷风中最常见的一种母体云。当这种云在天空出现时，常常警告人们将有龙卷风形成。当漏斗云触地时，才称作龙卷风，如果是在陆上为陆龙卷，在海上为水龙卷。有时从母体云伸出的漏斗云并未到达地面而悬挂在高空，这种情况称为高空漏斗云。实际上龙卷风和高空漏斗云是经常转化的。在移动过程中漏斗云先下降到地面，走一段路即抬起升入空中，以后又向下伸展到地面。尤其在很长的移动路程中，漏斗云会多次下降到地面。有时由于低空有降雨、或建筑物的遮挡、或在夜间，人们只能看到龙卷风的高空漏斗部分，看不到伸展到地面的气柱。因而容易确定为高空漏斗云。但是，如果在地面发现有龙卷风出现的迹象（如狭窄的路径、爆炸性的破坏、巨大的响声等）则应该把这种漏斗云看做是龙卷风。陆龙卷和水龙卷也会相互转化，当发生在海洋上的水龙卷移到沿海岸地区时，经常变成陆龙卷。
龙卷风的漏斗云有许多不同的形状。
与龙卷风相似的一种现象叫旋风，它也是一种强烈旋转空气柱。当旋风经过多沙土的地区时，常常把大量尘沙卷起到空中，形成大家所熟知的尘卷风。旋风的强度一般要比龙卷风弱，但并非总是如此，有些很强的尘卷风也像龙卷风一样可以把卡车等重物吹起。根据美国的统计资料，美国有50%以上的龙卷风强度都比不上这种尘卷风。
旋风与龙卷风最基本的差别在于它没有母云，因而也就没有从母云向下伸展的漏斗云。旋风涡旋本身是透明的，只是由于旋转气柱中的强上升气流把尘土、砂石或其他物体卷入其中，然后上升，才使我们看到涡旋的存在。一般情况下，龙卷风和旋风的称呼是不分的。在本书中，我们也用旋风表示龙卷风与旋风的总称。
三、龙卷风发生的条件
龙卷风这种现象很早以前人们已经熟知。但关于它形成的原因和确切的物理过程并不十分了解。目前人们了解较多的主要限于与龙卷风发展有关的一些天气条件，而对于龙卷风发展和形成的过程只能提出一些推测。
龙卷风是一种强烈旋转的涡旋，气柱中有强而持续不断的上吸运动或上升气流。相应在低层引起流入的空气迅速地向内汇合。根据角动量守恒原理，气柱的动量更加集中，旋转更快，以此可导致龙卷风的形成。因而任何有关龙卷风生成的理论和观点，都必须说明这种强而持续的上升气流是如何产生的。
一团空气既然要使旋转运动在小范围内集中和加强起来，必须在开始应具有一定强度的旋转。这在自转的地球上一般是满足的，因为除了在赤道附近或很小的区域内，空气总是具有一定程度旋转的（在北半球是反时针向的）。在大气中很强的上升气流是经常出现的，但延续时间非常短暂，因而不一定引起龙卷风的发生。要使龙卷风发生，上升运动不但强而且持续时间长，只有空气在整个深厚层次中具有不稳定性时才会实现。即要求空气是强烈对流不稳定的。这个条件也是对流性雷暴发展的条件。观测也表明，龙卷风的发生总是与雷暴的出现密切相关。但在极少数情况下，在干燥空气中也能出现强而持续的上升气流。有人曾经描写过形成在澳大利亚丛林大火灾上的龙卷风，这时它的温度递减率比干绝热递减还要大。
在美国，龙卷风形成的条件很典型，它表现出与不稳定空气的发展、移动和爆发有紧密的联系。美国的龙卷风常出现在春季和初夏，但一年的其他时期也可以发生。在年初，如2—3月龙卷风主要出现在墨西哥湾沿岸，因为暖湿的空气最早在这里出现，以后随着季节的推移，龙卷风最可能出现区域的中心向北移动，5月达到高峰，位于中西部中区。到6月，最大龙卷区移到堪萨斯州、内布拉斯加州、依阿华州，而这时原来南面的得克萨斯和俄克拉何马两州却没有什么龙卷。到了7月，龙卷区到达加拿大西部。因而整整四个月内龙卷区完成了横越美国大草原的长途旅行。它充分地表明龙卷风的发展与不断北移的不稳定气团密切相关。
当一层较厚的干层位于较浅薄的湿层之上时，空气的不稳定性最强。由于这种不稳定能量是潜在的，需要一定的条件才能释放出来，因而这种空气叫做条件不稳定空气。低层的空气是来自南方，在天气图上表现为一支来自墨西哥湾很强的气流。上部的干层是从西面越过南北向落基山脉的空气，这种空气不但干燥，还有一定的下沉运动。这种条件不稳定气团如果不通过一定方式转变为深厚不稳定气团使不稳定能量释放出来，是不会产生强而持续的上升运动以使龙卷风生成。那么通过什么变化过程完成这种转变呢？
现在回答这个问题是困难的，因为实际观测资料很少，现在的气象观测网还非常不适合了解发生在很小范围的这种现象。有人从2465次大气探测中只发现11次能够用来说明这种变化过程，就是这11次也不是恰恰在龙卷风发生地点和时刻，而是距龙卷风80千米以上，离龙卷风出现前l小时之内进行的。这种资料所以非常稀少并不奇怪，因为气球探空仪（测量大气温度、压力、湿度）是在相隔几百千米的地点释放的，并且一般一天只进行2次或4次。为了阐明这个重要问题，必须用装备仪器的飞机进行观测，并积累较多的资料。
但是凭天气预报人员的经验却可以找到不稳定能量得以释放的条件。他们发现，当龙卷风形成时在大气中层（3~6千米）存在有一支狭窄的强风速带。常在龙卷风形成前出现的飑线大致与这些风相平行。正是这种风的分布触发了气团内大量的上升运动，因为在某种条件下这支气流将引起空气在大气低层辐合，在上层辐散出去，结果形成大量空气上升。虽然垂直速度并不大（为5厘米/秒），但如果以这个速度持续上升12小时，空气能够抬升到2千米，这完全能促使蕴藏的不稳定能量释放出来。
当空气对流不稳定达到明显的程度时，上升气流愈来愈强，于是依次产生雷暴、冰雹、龙卷的条件就成熟了。事实上，在许多雷暴中只有其中一部分产生冰雹，而产生龙卷风的更少。
从上面的说明可知，龙卷风发生的基本条件与强烈雷暴发生的条件是一样的。但有些龙卷风的发生不一定与雷暴或积雨云有关联。有人曾在西太平洋热带的关岛岛屿上观察到信风积云中也可以出现龙卷风（水龙卷），这种云的云顶高不超过3600米。龙卷风维持了10分钟左右，一动也不动，以后逐渐消失。
有的龙卷风，无论是发生条件和季节都与上述有一定差异，很少出现理想的条件不稳定空气团，例如在英国，由于夏季很少发生强烈雷暴，龙卷风的出现也不集中，而是冬夏都有龙卷风出现。在1963—1966年在英国曾出现了36个龙卷日，其中20个就是出现在1~3月的寒冷季节里，强度比美国的要弱得多。这表明两处龙卷产生的条件是有一定差异的。在日本，龙卷风的出现非常奇怪，在西岸，龙卷风出现最多的时期是在隆冬，这和冬季该处盛行的西北风相应，但在东岸，龙卷风最多的时期是在夏秋，即与台风盛行期一致。须知整个日本列岛只有250千米宽，在这么短的距离，龙卷风发生有那样明显的差异，这说明地理位置或大气气流条件的影响是多么鲜明！
在我国沿海的龙卷风有时与台风有关，它们常出现在台风的前缘。例如在1953年8月24日，1954年8月底和1956年9月24日在上海出现的一些龙卷风就是发生在风暴之前。据推测，这种龙卷风可能与台风前沿飑线中强烈的对流单体有关。这种龙卷风中的更小涡旋有人称“吸上涡”，能造成较严重的破坏。
在欧洲，龙卷风在春末出现最多，到8月遍布整个欧洲大陆。到秋季，龙卷风移出大陆，向西向南退去，以后出现在英国和意大利南部。在印度，最多的龙卷风发生在4—6月，这时热的低气压经常出现在孟加拉湾北部—阿萨姆邦西部地区，许多破坏性的龙卷风也就发生在这个时候。南美洲的龙卷风以初夏最多。澳大利亚一年四季都有龙卷风出现。因而从世界范围看，形成龙卷风的气象条件是相当复杂的，对于具体的对象必须具体分析其气候和天气条件的特点。
水龙卷是龙卷风发生在水面上的风吗？
当龙卷风发生在水面上时，就叫做水龙卷。有些陆龙卷在途遇江河时，虽能吸起高大的水柱，但严格说，这种龙卷风不应划作水龙卷。例如，1970年5月27日有一个龙卷风在湖南沣县境内形成，经过沣水时，在江心卷起一个30多米高、几十平方米大的水柱，河底都卷干了。水龙卷和陆龙卷在一些特征和结构上有一定差别。有许多事实证明，水龙卷一般较弱，不如陆龙卷强。但强的水龙卷破坏性也不小，可以翻船、造成生命财产损失，尤其当它们移向陆地时，危害就更大。另外，水龙卷的生命期一般是短暂的，经常只10~15分钟，最长的可达50~60分钟。一旦水龙卷登上海岛，常很快减弱消失，这时很容易误认为是一种尘卷风。水龙卷的水平范围也常比陆龙卷小。水龙卷的一个显著特征是经常在水龙卷下方升起一个水柱，可达1米左右高，这是因为龙卷中心是低压区，故水中压力比水龙卷中空气压力高，强迫水面上抬造成，也可以说，低压把水吸向上方。有的水龙卷中间吸起的水柱可达几米的高度。