雷暴生命周期包括

人气:384 ℃/2023-07-21 15:10:39

雷暴生命周期包括积云阶段,成熟阶段和消散阶段。雷暴常出现在春夏之交或炎热的夏天,大气中的层结处于不稳定时容易产生强烈的对流,云与云、云与地面之间电位差达到一定程度后就要发生放电。

雷暴天气总是与发展强盛的积雨云联系在一起,当飞机在雷区内飞行时,由于机翼、机身等凸出部位,电场很强,导致飞机遭受雷击。

雷暴是热带和温带地区可见的局地性强对流天气,雷暴发生时可伴随有雷击、闪电、强风和强降水,如雨或冰雹,可发生于春季和夏季。

雷暴天气总是与发展强盛的积雨云联系在一起,在天气预报中,人们常常说雷雨大风等强对流天气,就是指伴有强风或冰雹这种雷暴天气。

雷暴生命周期包括什么阶段

雷暴的基本特征

强对流天气是指伴随雷暴现象的出现短时强降水,雷雨大风,龙卷风冰雹和飑线的灾害性天气。它发生在对流云系或单体对流云块中,属于中小尺度天气系统。这种天气的水平尺度一般小于200公里,有的仅有几公里,世界上把列为仅次于热带气旋,地震,洪涝之后的第四位灾害性天气。

雷暴是由旺盛的积雨云所引起的,伴有闪电,雷鸣和强阵雨的局地风暴,同时指产生这种天气现象的天气系统。没有降水的闪电,雷鸣现象,成为干雷暴。当雷暴过境时,气象要素和天气现象会发生剧烈的变化。强烈的雷暴甚至会带来冰雹,龙卷等严重灾害。

由平均雷暴日分布图看出。云南南部为雷暴极值区,雷暴日超过100天。华南地区为雷暴高值区,平均年雷暴日可达80~120天。由于地形的抬升作用,青藏高原的北缘和东缘的雷暴日相对高于同纬度地区,为次高值区,一般可以达到50~80天。而最低值区在戈壁,沙漠和盆地,一般低于20天。右图给出了卫星观测的平均闪电密度分布,华南,云贵,川渝地区是中国密度的高值区。华北,江淮,江南,东北,内蒙古以及西北地区中部和东部是闪电密度的次高值区。西北地区西部是闪电密度的最低值区。西藏地区则为闪电密度的次低值区。雷暴日分布和卫星观测闪电密度分布图反映了两者在地理分布上基本上是一致的。

雷暴云是指产生雷暴的积雨云,根据雷暴云的结构,雷暴可分为一般雷暴和强雷暴。一般雷暴是伴有阵雨的雷暴。强雷暴指伴有雷雨,大风,冰雹,龙卷等严重灾害性天气现象之一的雷暴。雷暴单体的组成包括水平和垂直气流,云砧,帽状突起,乳状云等。从气流的组成来看,雷暴云可分为上升气流和下沉气流,是空气的垂直运动。入流和出流是空气的水平运动。

雷暴的生命史分为三个阶段。第一阶段,积云阶段,云内盛行上升气流,垂直速度高达5~15m/s,维持10~15分钟。始发的上升空气通常是由地表加热引起的,快速上升的塔状积云是上升气流作用产生的。一般云体没有达到-10℃高度,云内主要是由水滴组成,一般没有降水,闪电。第二阶段,成熟阶段,云内有持续的上升气流和下沉气流,垂直上升速度高达20m/s,维持15~30分钟。这个阶段有降水开始降落到地面,下沉速度可以达到10m/s以上。强烈的湍流,雷电,暴雨,冰雹,大风就出现在这一阶段。随着降水的发展,云内下沉气流的范围不断扩大,最终云体盛行微弱的下沉气流。冷空气在雷暴底部向外扩散,并且阻断了上升气流,这一阶段为消散阶段。

雷暴云的生命史,每个阶段持续十分钟到半小时左右。水平尺度约十几公里到r尺度,高度是5~10公里的范围。它在垂直方向上速度上不均匀,最大垂直速度15m/s,主要集中在300~500百帕之间。一般雷暴的环境场风切变较弱,雷暴云中的物态特征与环境场温度有密切关系。0℃等温线至-20℃等温线之间的区域主要是由过冷水滴,雪花,冰晶组成。而冰晶是从-10℃附近开始出现,并随着高度逐渐增加。到冻结高度,云顶突然向上发展,至对流层顶附近之后形成云砧。

关于一般雷暴天气成因。首先我们了解一下雷电,由于对流层温度随高度递减,不同尺度的冰晶粒子在上升气流区受力不同,积雨云中的冰晶碰撞之后发生电荷转移,以及在反转中的附近电荷分布不同,而形成了电荷分离。雷电就是因为“温差起电”以及其它的起电作用所造成的云与地之间或云与云之间的放电现象。一般当云顶发展到-20℃高度以上时,有第一次闪电现象。随着雷雨发展,云中有了足够多的冰晶,闪电和雷鸣越来越频繁,降水增大,当云顶变平时,闪电也减小。

科学家先后将雷暴云电荷结构分为偶极性,三级性和多级性,以及反极性电荷。右图为上升气流区有4个电荷区。我国南方多为偶极性电荷结构,北方多为三极性结构。下部次正电荷区水平范围扩展可达数公里,电荷量超过数十库仑。青藏高原雷暴呈三极性电荷结构,但是低层的正电荷较强,云下地面电场可以受雷暴云内负电荷的作用,也可以受到正电荷的作用。

雷暴放电的基本过程包括先导放电,主放电和余辉放电三个阶段。当某一点电荷较多,且在它附近的电场达到足以使空气绝缘破坏的强度时,先形成不连续的弱的先导放电。随着电荷增多,电场增强,进入主放电阶段。通过先导放电所开辟的狭小电离通道,发生猛烈的电荷中和,就会发生云间或对大地的火花放电,放出的电流达几十乃至几百安,产生强烈的光和热。放电通道的温度高达15000~20000℃,使空气急剧膨胀振动,发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随的雷鸣。由于光波传播比声波快,所以我们先看到闪电,后听到雷鸣。

雷暴天气伴随明显的阵雨特征。雷暴云中的雨滴主要受重力,气压梯度力,和浮力的作用。在雷暴云中上升气流最强区附近,因为浮力较强,一般有一大水滴累积区,当累积区的重量超过了上升浮力时便开始降雨。由于累积区的水倾盆而下,因而造成阵雨或者是暴雨。阵雨持续时间为几分钟到一小时不等,视雷暴云的强弱和含水量多少而定。还伴随着明显阵风特征。在雷暴云的成熟阶段,云中产生的下沉气流冲到地面向四周散开造成阵风。阵风发生前,风力较弱,多偏南风,阵风发生时,风向先呈气旋式旋转,这与入流和上升气流有关。然后又呈反气旋式旋转,这与下沉气流有关。移动缓慢的雷暴,云下的流出气流几乎是径向,即向四面八方铺开的,然而在大多数情况下,在雷暴移向的下风方的风速要大于上风方,阵风的风速可以达到30m/s以上。

由于云中下沉气流中水滴蒸发,使下沉气流几乎保持饱和状态。下沉空气湿绝热增温幅度小,而水滴蒸发吸热导致降温幅度大。降温在20~30分钟内达10℃左右,最低在对流中心,因此在雷暴云下形成一个近乎饱和的冷空气堆。因为密度较大,所以气压较高,这个高压叫雷暴高压。当雷暴云向前移动时,云下的雷暴高压也随之向前移动。使得测站气压先下降,后上升。高压冷空气堆过境的时候,温度下降,相对湿度上升。但是绝对湿度要下降,这与温度有关。

雷暴过境时地面气象要素变化剧烈,站在雷暴云移动的前方,先后观测到要素变化为风向突变,风速急增,气压猛升,气温骤降。阵风后先是几滴大雨,几分钟后是倾盆大雨,升压和风向急转几乎同时,降温随后,降雨再晚至3~5分钟。这些现象和雷暴云的上升气流和下沉气流位置有关。

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