雷暴的概念及形成原理.doc

雷暴的概念及形成原理雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。它产生在强烈发展的积雨云中，伴有强烈的阵雨或暴雨，有时伴有冰雹和龙卷。产生雷暴的积雨云，称做雷暴云。【雷暴发生的条件】雷暴会在大气不稳定时发生，并且会制造大量的雨水或冰晶。通常其发生有三种特定情况： 地球大气层低空带的湿度很高，这可以由露点温度观察得到 高空与低空的温度差异极大，亦即是气温递减率极大 冷锋（使暖气团抬升）受到外力的逼迫而汇聚对流天气的形成条件水汽条件v 充沛的水汽对流的形成不稳定层结v 大气中需要有大量的不稳定能量存储抬升条件v 足够的冲击力对流发展的决定因素不稳定层结（大气的不稳定能量）v 阻挡层的破坏：地面加热、有组织的垂直运动抬升条件（对流冲击力）v 热力：自由对流或热力对流v 动力：地形抬升、锋面抬升v 系统性的上升运动：槽线、切变线、低压、低涡PS：阻挡层是指温度递减率很小、等温或逆温的气层。又称：稳定层、等温层、逆温层，还常称“暖盖”。作用：限制、抑制对流的发展；积聚不稳定能量，使积聚的不稳定能量集中释放。【雷暴的分类】根据冲击力可以将雷暴分为：热雷暴、地形雷暴、天气系统雷暴（锋面雷暴、冷涡雷暴、空中槽和切变线雷暴、副热带高压(太高)西部雷暴） 地形雷暴：它是暖湿不稳定空气在山脉迎风坡被强迫抬升而形成的雷暴。在山岭地区，当暖空气经过山坡被强迫上升时，在山地迎风的一面空气沿山坡上升，到一定高度变冷而形成雷云；但到了山肪背风的那一面，空气沿山坡下沉，温度升高，雷雨消散或减弱。特别是在滨海的山岳地带，近海的一面山坡上便常易有雷雨发生，这是由于海风潮气特重的缘故。 热雷暴：因热力抬升作用而形成，多发生在单一气团内部。常常出现在大陆夏季闷热、无风和晴朗的夏天的午后。 锋面雷暴：在两个大的气团移动的界面上，也就是在冷气团和暖气团相遇的锋面上发展起来的雷暴。这时冷空气总在暖空气下面，排挤暖而湿的空气，并把它抬升起来，于是引起当地的天气的急剧变化。冷锋、暖锋、静止锋上都可产生雷暴，但以冷锋雷暴出现最多,强度也较强，而暖锋雷暴较少。【雷暴的生命周期】雷暴的生命周期有三个阶段，分别是积云阶段、成熟阶段及消亡阶段。 积云阶段：云较四周的空气暖和，因此云内部的空气加速向上升，并很快升到温度远低于凝点的高度。所以四周大量的小水点、冰晶或雪片向云内汇聚，这时只有不断增强的上升气流而没有下降气流。 成熟阶段：积雨云变得越来越大，甚至会进入平流层。不过水滴及冰晶会因为过重，使得上升气流并不能承托其重量，而开始落下，其表面所产生的摩擦会带动四周的空气向下沉，并逐步增强下坠力从而产生下降气流，乱流中的水滴、冰晶互相摩擦，产生电压，放电时会产生闪电和雷声。这时便会出现滂沱大雨并且伴有雷电或上升下降乱流，而若下降气流极强则可能会降雪或冰雹。而由高空下降的冷气流在到达地面时会水平展开，这时很易会生成猛烈阵风。升降气流的转换通常很快（1530分钟） 消亡阶段：上升气流逐渐消失，这时雷暴主要受到已变弱的下降气流影响。云里大部分的水点被释出，已无力再降雨，而雷暴亦逐渐消失。决定雷暴单体不同发展阶段的主要因子是升降气流的变化。 当上升气流旺盛而水滴还不大时，雷暴处于发展阶段； 当水滴增大到上升气流托不住时，下沉气流出现，雷暴发展到最旺盛时期； 当下沉气流在云中占主要时，消散阶段就到了【一般雷暴过境时的地面天气】 气温：雷暴来临气温下降 气压：雷暴移来之前气压一直下降雷暴临近时气压开始上升 风：雷暴移来之前风向雷暴吹去；雷暴移来，风向雷暴前方吹去；冷空气中心过后，风吹向雷暴后方 阵雨：阵风后，一般是强度较大的阵雨 雷电：雷暴云中，云与地面、云与云间都会出现闪电。雷暴形成条件环境条件（中低层有合适强度的垂直风切变+低层暖湿、中层干冷）=强雷暴这样的环境条件下，有稳定、强大的升降气流，升降气流同时并存，互不干扰，且相互促进，维持相当长时间。【强雷暴的分类】根据根据大气的不稳定性及不同层次里的相对风速，将雷暴主要分为四种，分别为单体雷暴、多单体雷暴、飑线及超级单体雷暴。而后三种都属于强雷暴： 单体雷暴(Single cell storms)是在大气不稳定，但只有少量甚至没有风切变时发生。这些雷暴通常较为短暂，不会持续超过1小时。在平日亦有很多机会看到这种雷暴，因此亦被称为阵雷。 多单体雷暴(Multicell storms)由多个单体雷暴所组成，是单细胞雷暴的进一步发展而成的。这时会因为气流的流动而形成阵风带，这个阵风带可以延绵数里，如果风速加快、大气压力加大及温度下降，这个阵风带会越来越大，并且吹袭更大的区域。 飑线（Squall line），有时亦称线飑。是指带状的雷暴群所构成的风向、风速突变的一种中至小尺度的强对流天气，通常伴随或先于冷锋出现。其破坏性很强大。 超级单体雷暴(Supercell storms)是在风切变极大时发生的，并由各种不同程度的雷暴组成。这种雷暴的破坏力最大，并且有30%可能性会产生龙卷风。在超级单体雷暴的发生同时，可能会有大雷雨的发生。大雷雨为风速每小时90公里以上的雷暴。这些雷暴同样可以有闪电及傍沱大雨，但更易造成洪水泛滥，阵风及龙卷风，但定义随不同国家而有所改变。【关于雷暴形成原因的总结】基本条件v 水汽条件（低空急流、湿舌）v 不稳定层结v 上升运动普通雷暴转换条件v 中低层垂直风切变生命期长的雷暴或强雷暴增强条件v 高空辐散；地形生命期长的强雷暴PS：风切变指大气中不同两点之间的风速或风向的剧烈变化。根据两点高度之间的差异，风切变可分为水平和垂直两大类。垂直风切变是指垂直于地表方向上风速或风向随高度的剧烈变化，强烈的垂直风切变的存在可造成桥梁楼房坍塌、飞机坠毁等恶性事故，给人类生活造成严重影响。此外，还可以令热带气旋难以生成，或可迅速破坏成熟的热带气旋，甚至令其消散，可谓是热带气旋的大敌。在雷暴天气中，并不是风切变越强越有利。太强的风切变会将大量雨滴带至更大地区蒸发，冷却不能集中在主要的下沉区域，使下沉气流不如中等强度切变时强，对暖湿空气的抬升也没有中等强度切变时强太强风切变高空带走的水滴多，故而使降水效率减小。一般雷暴云底到云顶风切变为1.5-2.5*10-3m/s。强风暴也仅为2.5*10-3m/s。【雷暴的发生频率】雷暴可以在世界任何地方发生，甚至发生在两极和沙漠地带，但通常在低纬度的地方（特别是热带雨林地区）会较频繁地发生，可以每日都会发生。在亚热带和温带等中纬度地区，雷暴则通常会在夏季的下午或傍晚发生，有时在冬季也会受冷锋影响而有短时性雷暴。乌干达及印尼为全世界雷暴发生最频繁的地方，除此之外，在美国中西部及南部州份会发生威力最强烈的雷暴，因为这些雷暴会与冰雹或龙卷风一起发生。至今为止，全世界从未出现过雷暴