卡門渦旋 – 沒事來點地球科學

當大陸冷空氣南下時，有時可以在東海上空看到花瓣狀的美麗雲系，這是「卡門渦旋」效應所造成的特殊雲形。

卡門渦旋（或卡門渦街），是穩定層流通過障礙物時會出現的紊流，條件許可時會在障礙物後方產生兩列非對稱且互相交錯的渦旋，其中一側的旋渦以順時針方向旋轉，另一側則以反方向旋轉。該現象由匈牙利裔美國空氣動力學家西奧多·馮·卡門最先從理論上闡明。

來自陸地的冷空氣是相對穩定的流體，其通過韓國濟州島這個「障礙物」時，便會在下風處產生卡門渦旋。由於地球大氣是透明的，一般情況下是沒辦法用肉眼直接看出這種流體現象，但是冷空氣移動到暖洋面上時會產生積雲，使得卡門渦旋得以用如此美麗的雲系呈現出來。

2020年10月6日台灣時間上午7點30分，由日本氣象同步衛星向日葵8號的真實色雲圖。圖中可以清楚的看到卡門渦旋產生的特殊雲系排列。

儘管卡門渦旋形成的雲系十分美麗，但這種流體現象卻會對人造建築物產生危害。建築物產生卡門渦旋時，在阻流體兩側交替產生渦流時，因兩側的瞬間壓力不同，造成阻流體產生震動。當震動頻率與建築物本身的震動頻率相同時，會產生共振現象，使建築物劇烈搖晃甚至損毀。

例如1940年11月7日美國華盛頓州塔科馬海峽吊橋（Tacoma Narrow Bridge）崩塌事件，就是因為卡門渦旋與吊橋形成共振效應，讓建築體產生劇烈晃動而損毀結構。另一個例子1965年11月英國西約克郡費里布里奇發電站，兩座一百多公尺高的冷卻塔在大風中因卡門渦旋共振而倒塌。想要解決這個問題，就必須在高塔或煙囪上加裝螺旋形的扇葉，避免形成卡門渦旋。