走近强对流天气

在气象学上，强对流天气是指发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏力极强的灾害性天气，主要有飑线、龙卷风、冰雹、雷雨大风、短时强降水和雷暴。

强对流天气常发生在对流云系或单体对流云块中，其空间尺度较小，一般水平范围在十几千米至二三百千米，通常小于200千米，有的水平范围只有几十米至十几千米。其生命史短暂并带有明显的突发性，持续时间约为一小时至十几小时，短的仅有几分钟。当强对流天气来临时，经常伴随着电闪雷鸣、暴风骤雨等恶劣天气。

 

垂直运动乃是祸根

造成强对流天气的根本原因是空气强烈的垂直运动。最典型的就是夏季午后的强对流天气：白天天气晴好，太阳辐射强，近地面气温迅速升高，致使大气处于不稳定状态。近地面的空气受热后膨胀，在浮力作用下上升。当上升到一定高度时，由于气温下降，空气中的水蒸气凝结成水滴。在水滴下降过程中，如果遇到更强烈的上升气流，会继续被携升。如此反复，小水点逐渐变成大水滴，直至高空气流再也无力承托，最终下降成雨。

当然，各类强对流天气形成的物理过程不完全相同，但跟下垫面的动力和热力作用的影响关系很大，而且强对流天气是以大尺度天气系统为背景的，大尺度天气系统会决定中小尺度天气系统的生成、发展和移动过程。比如，梅雨期间，大范围的冷暖空气交汇形成“梅雨锋雨带”，如果配合地形等有利条件就会在局地产生暴雨。

 

强对流天气的另一个大的背景是全球气候状况。全球气候变暖将导致强对流天气出现的频率增多、强度增大，造成的影响则更为显著。 

▲空气强烈的垂直运动是造成强对流天气的根本原因

身手不凡 各有“绝活”

强对流天气引发的六大类灾害，各个身手不凡，各有各的“绝活”。

 

飑 线

飑线是突然发生的风向突变、风力突增的强风现象，沿飑线可出现雷暴、暴雨、大风、冰雹和龙卷风等剧烈的天气现象，它往往是一条雷暴带或积雨云带。

 

飑线是由地形起伏和热力分布不均而产生的动力作用和热力作用的综合结果。其形成和发展除与天气形势有密切关系外，地方性条件也起着重要的作用。飑线多发生在傍晚至夜间，常出现在雷雨云到来之前或冷锋之前，在春、夏季节的积雨云里最易发生。潮湿不稳定的气层能助长其强烈发展。当飑线即将出现时，天气闷热，风向不定或多吹偏南风。当强冷空气入侵时，地面冷锋前部的暖气团中或低压槽附近，大气存在不稳定层结，此时最易形成飑线天气。

 

飑线从生成到消亡可以分为三个不同的阶段。最初的3～5小时，风力可达6级左右，并伴有雷雨。随后的一两个小时，风向突变、风速骤增，常由8级猛增至12级以上，气压急剧上升，温度剧降，短时间会降低10℃以上，此时的狂风暴雨破坏力极大。最后是消散阶段，风力减小、雷雨强度降低、气压渐降、气温渐升，天气转好。

 

 

龙卷风 

龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋，是由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云产生的强烈的旋风，其风力可达12级以上，常与雷暴、冰雹和暴雨等强对流天气系统“结伴而行”。它是大气中最强烈的涡旋现象，影响范围虽小，但破坏力极大。

 

雷雨云是龙卷风的母体。在雷雨云里，空气剧烈扰动，上下层空气的温差悬殊，由此形成空气对流，龙卷中心的气压也因此变得很低。在气压梯度力的作用下，四周气压较高的空气向龙卷中心流动，当它未流到中心时就围绕着中心旋转起来，从而形成空气的涡旋。

雷雨云中这个气压很低的巨大的旋转涡流就是形成龙卷风的关键所在。这些旋转的气流延伸到地面的叫“陆龙卷”，延伸到海面的叫“海龙卷”或“水龙卷”。

 

龙卷风的水平范围小，直径平均为二三百米，只有极少数的直径才能达到1000米以上。它的寿命也很短，往往只有几分钟到几十分钟，最多不超过几小时。其移动速度平均为15米每秒，最快的可达70米每秒；移动路径的长度大多在10千米左右，短的只有几十米。它造成破坏的地面宽度只有一两千米。

 

龙卷风号称地球上最快、最猛的强风，夹带着无穷的威力。更可怕的是龙卷风内部的低气压。这种低气压可以低到400百帕甚至200百帕，而一个“标准大气压”是1013百帕。所以，当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时，由于它的内部气压极低，使得建筑物或车辆内外出现强烈的气压差，顷刻间就会使建筑物或车辆发生“爆炸”。

如果龙卷风的爆炸作用和巨大的风力共同施展威力，那么它们所产生的破坏和损失将是惊人的。如果龙卷风经过居民住宅区，天空中便飞舞着砖瓦、断木等碎物，这些个头不大、速度很快的碎物威力很大，哪怕只是小小一粒石子，也会变身为高速飞行的“枪弹”，伤人损物。

  

 

冰 雹 

冰雹是从强烈发展的积雨云中降落下来的固态降水物。在气象学中，把直径在5毫米以上的固态降水物称为冰雹。冰雹的形状不规则，大小不等，多数呈椭球形或球形，小的如绿豆、黄豆，大的似栗子、鸡蛋，特大的冰雹比柚子还大。

冰雹带来的最大影响就是对农业的危害，大田作物和蔬菜、水果、花卉等较为脆弱的经济作物在冰雹天气中所受的危害尤为巨大。此外，冰雹损坏房屋、造成人畜伤亡的案例也不少见。

 

由于下降速度迅猛，冰雹的破坏力极大。据测算，当雹块从几千米高空落下时，直径2厘米、重3.8克的圆形雹块的落地速度会达到20米每秒。一场冰雹甚至能够降下3亿立方米以上的冰。如此高速、大量的雹块对房屋建筑、农作物、人畜等必然会造成毁灭性的打击。

 

 

雷雨大风

雷雨大风是指在出现雷雨天气时，平均风力在6级或以上、阵风在8级或以上的天气现象。当雷雨大风发生时，乌云滚滚，电闪雷鸣，狂风与强降水“联手”，有时还伴有冰雹，风速极大。但是它涉及的范围不大，一般只有几千米至几十千米。

雷雨大风的生命史极短，它常出现在强烈冷锋前面的雷暴高压中。雷暴高压是存在于雷暴区附近地面气压场的一个很小的局部高压，其中心温度比四周低，下沉气流极为明显；雷暴高压前部为暖区，暖区有上升气流。于是，在下沉气流与上升气流之间，存在一条狭窄的风向切变带，这就是雷雨大风的发生处。它经过某地时会带来极强烈的暴风雨。如果雷雨大风发生在单一气团内部，往往是因局地受热不均引起的。

 

需要指出的是，雷雨大风也可以是台风天气的表现形式，“台风眼墙”带来的暴风雨如果有雷电活动的话，也可以被称为雷雨大风。这种雷雨大风相比普通的雷雨大风而言，生命史更长一些，强度和破坏力也更大。

 

 

短时强降水 

短时强降水是指短时间内降水强度较大，降水量达到或超过某一量值的天气现象，通常是指1小时内某地的降水超过20毫米。但是对这一量值的规定，各地气象台（站）不尽相同。夏季产生的短时强降水（即对流雨），有时还会伴有大风、雷暴、冰雹甚至龙卷风等恶劣天气。

 

要强调的是，短时强降水和暴雨不是一回事，二者之间是有区别的。首先，从基本概念区分：短时强降水通常是指1小时内某地的降水量超过20毫米；暴雨是指24小时累积降水量达到50毫米或以上。短时强降水不一定形成暴雨，同样，暴雨过程也不一定包含短时强降水。

 

长时间的对流降水很容易形成暴雨，但是有些暴雨过程并没有对流天气过程参与，这类暴雨过程对应的云系被称为层状云。在大气含水量相当的情况下，层状云的降水强度一般每小时只有几毫米，但由于降水时间长，累积降水量同样可以形成暴雨、大暴雨。

 

 

雷 暴 

雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。当大气层结不稳定时，易产生强烈的对流，云与云、云与地面之间的电位差达到一定程度后就会发生放电现象，有时雷声隆隆，耀眼的闪电划破天空，因此雷暴天气总是与发展强盛的积雨云联系在一起。

 

雷暴的水平范围为几千米到几十千米，伸向高空的高度可达15千米；持续时间约为几分钟到几十分钟，通常伴有阵雨、大风，有时也伴有冰雹或龙卷风。雷暴能变幻出各种神秘莫测的怪异景象。排列整齐的一队羊群，雷电可能有规律地间隔击毙其中的一部分。

 

全球从南纬60°到北纬80°都有雷暴活动，其中以热带最多，温带地区在春夏季节更容易出现雷暴。我国沿海发生的雷暴以海南省最多，平均每年出现100多天。随着城市的发展，建筑物和家电的增多，城市中出现雷电的情况越来越频繁。根据上海市气象部门的统计，上海市自20世纪70年代以来年平均雷暴日达50天，比30年前上升了30个百分点，属于多雷地区。

本文节选自《百科知识》2021.07B

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