對流性天氣
雷暴、颮、冰雹、龍捲等天氣
對流性天氣主要指雷暴、颮、冰雹、龍捲等天氣。 “雷暴”即積雨雲中所發生的雷電變作的激烈放電現象。因其一般伴有陣雨,所以常與“雷雨”通稱。雷雨是夏季常見的降水形式。通常把只伴有降雨的雷暴稱為“一般雷暴”。有的雷暴會伴有暴雨、大風、冰雹、龍捲等嚴重的災害性天氣現象。一般把伴有這些嚴重災害性天氣現象之一的雷暴叫做“強雷暴”。一般雷暴和強雷暴都是對流旺盛的積雨雲的產物,所以常將它們通稱為對流性天氣或對流性風暴。
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對流性天氣
對流性天氣不僅對國民經濟各部門影響很大,而且對軍事活動的影響也很大。例如,由於積雨雲中有強烈的擾動、結冰和放電現象,對飛行的安全威脅很大。因此即使是一般的雷雨天氣也會對其造成危險。所以做好對流性天氣的預報,預防對流性天氣的突然襲擊,對於防災、抗災、保障國民經濟和國防建設都有十分重要的意義。
鑒於對流性天氣一般具有範圍小,發展快的特點,所以在預報工作中,除了應用天氣圖方法外,最好還要配合中尺度天氣分析及雷達、衛星探測等方法。下面介紹對流性天氣的基本知識及預報方法。
產生雷暴的積雨雲叫做雷暴雲。一個雷暴雲叫做一個雷暴單體,其水平尺度約十幾公里。多個雷暴單體成群成帶地聚集在一起叫做雷暴群或雷暴帶。它們的水平尺度有時可達數百公里。每個雷暴單體的生命史大致可分為發展、成熟和消散三個階段。每個階段約持續十幾分鐘至半小時左右。在不同的階段中雷暴雲的結構有不同的特徵。發展階段即積雲階段,其主要特徵是上升氣流貫穿於整個雲體。成熟階段的特徵是開始產生降水,並且由於降水的拖曳作用而產生了下沉氣流。但在下沉氣流的上方,上升氣流仍貫穿雲體。雲中上升氣流通度的垂直分佈呈拋物線狀,即為上、下層小,中層最大。
消散階段的特徵是下沉氣流佔據了會作的主要部分。
雷暴群可由好幾個同時處於不同階段的雷暴單體所組成。多單體的雷暴群的結構往往會隨著每個單體的新陳代謝而發生變化。單體的生命期約為半小時至1小時。但多單體的雷暴群作為整體可存在幾小時。
發生雷暴時,通常出現雷電、降雨、陣風等天氣現象以及壓、溫、濕等氣象要素的變化。這些現象主要發生在雷暴雲的成熟階段;下面分別討論它們的成因。
雷電
雷電是由積雨雲中“溫差起電”以及其它起電作用所造成的。一般當雲頂發展到-20攝氏度等溫線高度以上時。就會出現閃電和雷鳴。第一次聞雷表明雲頂已達-20攝氏度等溫線高度附近。隨著雲頂增高,閃電、雷鳴便愈益頻繁。一般來說,雲中放電強度及頻程度與雷暴雲的高度、強度有關。因此,雷電現象可用以判斷雷暴強度。
降雨
在雷暴雲中上升氣流最強區附近,一般有水滴累積區,當累積量超過上升氣流承托能力時,便開始降雨。由於累積區中的水傾盆而下,因而造成陣雨或暴雨。陣雨持續時間為幾分鐘到一小時不等,視雷暴雲的強弱及含水量多少而定。雷暴群和雷暴帶形成的降水區也呈片狀或帶狀。由於雷暴群(帶)中,每個單體強弱不一,所以降水量分佈很不均勻。而且因雷暴雲常常跳躍式地傳播,因此降水量也有跳躍(間隔)式分佈的情況。
陣風
在積雲階段,地面風一般很弱。低空有向雲區的輻合,促使上升氣流發展。到了雷暴雲的成熟階段,雲中產生的下沉氣流衝到地面附近時,向四周散開,因而造成陣風。一般來說,陣風發生前,風力較弱,風向不定,但多偏南風。陣風發生時,風向常呈氣旋式旋 轉,然後又呈反氣旋式旋轉。移動緩慢的雷暴。雲下的流出氣流幾乎是徑向(即向四面八 方鋪開)的。然而多數情況下,在雷暴移向的下風方的風速要大於上風方。
壓、溫、濕的變化
由於下沉氣流中水滴的蒸發使下沉氣流幾乎保持飽和狀態。所以下沉空氣由上層至下層是按濕絕熱增溫的。上層冷空氣雖然在下沉過 程中會變暖些,但升溫率小,到地面時,仍比四周地面空氣要冷。因此在雷暴雲下形成一個近乎飽和 的冷空氣團,因其密度較大所以氣壓較高,這個高壓叫“雷暴高壓”。當雷暴雲向前移動時,雲下的雷暴高壓也隨之向前移動,當它移過測站時,就使該站發生氣溫下降、氣壓涌升、相對濕度上升、露點或絕對濕度下降等氣象要素的顯著變化。其變化幅度取決於雷暴雲的強度和測站相對於雷暴雲的位置,雷暴中心經過地區變化明顯,邊緣地區則變化較小。