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雷暴
(自然現象)
鎖定
雷暴(thunderstorms),是熱帶和温帶地區可見的局地性強對流天氣。雷暴發生時可伴隨有雷擊、閃電、強風和強降水,例如雨或冰雹
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。雷暴可發生於春季和夏季,常見的例子是夏季午後,但也可能在冬季隨暴風雪發生,被稱為雷雪(thundersnow)
[3]
。
雷暴的持續時間通常不超過2小時,其生命週期包括積雲階段(cumulus stage)、成熟階段(mature stage)和消散階段(dissipating stage)
[2]
。成熟的雷暴表現為高度發展的積雨雲(cumulonimbus cloud),其對流中心有強烈的上升運動,四周則為下沉運動,可形成下擊暴流和颮鋒
[1-2]
。
- 中文名
- 雷暴
- 外文名
- thunderstorm
- 類 型
- 強對流天氣
- 出現地點
- 熱帶,温帶
- 出現時間
- 春季,夏季
- 持續時間
- 通常小於2小時
- 伴隨現象
- 雷擊,閃電,強風,雨,冰雹
雷暴簡介
雷暴常出現在春夏之交或炎熱的夏天,大氣中的層結處於不穩定時容易產生強烈的對流,雲與雲、雲與地面之間電位差達到一定程度後就要發生放電,有時雷聲隆隆、耀眼的閃電劃破天空,常伴有大風、陣性降雨或冰雹,雷暴天氣總是與發展強盛的積雨雲聯繫在一起。在天氣預報中,人們常常説雷雨大風等強對流天氣,就是指伴有強風或冰雹這種雷暴天氣。
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由於雷暴的發生發展與積雨雲聯繫在一起,從雷暴雲的出現到消失,它有很強的局地性和突發性,水平範圍只有幾公里或十幾公里,在時間尺度上也僅有2-3小時,因此,這種中小尺度天氣系統在預報上有一定的難度。
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雷暴理論
雷暴生成機制
雷暴天氣(6張)
雷暴的持續時間一般較短,單個雷暴的生命史一般不超過2小時。我國雷暴是南方多於北方,山區多於平原。多出現在夏季和秋季,冬季只在我國南方偶有出現。雷暴出現的時間多在下午。夜間因雲頂輻射冷卻,使雲層內的温度層結變得不穩定,也可引起雷暴,稱為夜雷暴。
雷暴是大氣中的放電現象,一般伴有陣雨,有時還會出現局部的大風、冰雹等強對流天氣。強雷暴天氣出現有時還帶來災害,如雷擊危及人身安全,家用電器、計算機機房直接遭雷擊或感應雷的影響而損壞,有時還引起火災等。 雷電是一種大氣中放電現象,產生於積雨雲中,積雨雲在形成過程中,某些雲團帶正電荷,某些雲團帶負電荷。它們對大地的靜電感應,使地面或建(構)築物表面產生異性電荷,當電荷積聚到一定程度時,不同電荷雲團之間,或雲與大地之間的電場強度可以擊穿空氣(一般為25-30KV/cm),開始遊離放電,我們稱之為“先導放電”。雲對地的先導放電是雲向地面跳躍式逐漸發展的,當到達地面時(地面上的建築物,架空輸電線等),便會產生由地面向雲團的逆導主放電。在主放電階段裏,由於異性電荷的劇烈中和,會出現很大的雷電流(一般為幾十千安至幾百千安),並隨之發生強烈的閃電和巨響,這就形成雷電。
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雷雲的成因或者説其所藴涵的能量主要來自大氣的運動,氣流的運動、摩擦以及風對雲塊作用,令其作切割地球磁場的磁感線運動,使不同的電荷、帶電微粒進一步分離、極化,最終形成積聚大量電荷的雷雲。當雷雲的電場強度達到足夠大時將引起雷雲中的內部放電,或雷雲間的強烈放電,或雷雲對大地、其他物體間放電,即所謂雷電。
雷暴分類
而分辨它們的方法是根據大氣的不穩定性及不同層次裏的相對風速而定(參看風切變)。
單體雷暴
又名單細胞雷暴(Single cell storms),是在大氣不穩定,但只有少量甚至沒有風切變時發生。這些雷暴通常較為短暫,不會持續超過1小時。在平日亦有很多機會看到這種雷暴,因此亦被稱為陣雷。
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多單體雷暴
又名多細胞雷暴(Multi cell storms),由多個單體雷暴所組成,是單體雷暴的進一步發展而成的。這時會因為氣流的流動而形成陣風帶,這個陣風帶可以延綿數里,如果風速加快、大氣壓力加大及温度下降,這個陣風帶會越來越大,並且吹襲更大的區域。
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超級單體雷暴
又名超級細胞雷暴(Super cell storms),是在風切變極大時發生的,並由各種不同程度的雷暴組成。這種雷暴的破壞力最大,並且有30%可能性會產生龍捲風。
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雷暴觀測
雷暴雷暴日
雷暴的能量很大,千分之幾到十分之幾秒的雷電放出的電能,可達到數十億到上千億瓦特,温度為1萬~2萬攝氏度。當然雷暴也能造福於人類,它能給地球帶來大量雨水;受雷擊的空氣每年能產生數億噸氮肥,隨雨水滲入土地。當然不可忘記雷暴的殺傷力。強度標準習慣使用“雷暴日”,即以一年當中該地區有多少天發生耳朵能聽到雷鳴來表示該地區的雷電活動強弱。
地區 | 年平均雷暴日 |
---|---|
海南島及廣東的雷州半島 | 100日以上 |
其它北緯23℃以南地區 | 80日以上 |
長江以南地區 | 40日以上 |
長江以北大部分地區 | 15至40日 |
西北地區 | 15日以下 |
雷暴日表徵不同地區雷電活動的頻繁程度,是指某地區一年中有雷電放電的天數,一天中只要聽到一次以上的雷聲就笪一個雷暴日T。根據雷電活動的頻度和雷害的嚴重程度,我國把年平均雷暴日數T~>90的地區叫做強雷區,T≥40的地區為多雷區,15≤T≤40的地區為中雷區,T≤15的地區為少雷區。
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雷暴產生地區
雷暴可以在世界任何地方發生,甚至發生在兩極和沙漠地帶,但通常在低緯度的地方(特別是熱帶雨林地區)會較頻繁地發生,可以每日都會發生。在亞熱帶和温帶等中緯度地區,雷暴則通常會在夏季發生,有時在冬季也會受冷鋒影響而有短時性雷暴。除了在烏干達及印尼為全世界有雷暴發生的最頻繁地方外,在美國中西部及南部州份會發生威力最強烈的雷暴,因為這些雷暴會與冰雹或龍捲風一起發生的。現時全世界從未有過雷暴地區的只有南美洲智利北部的阿他加馬沙漠,該地因氣候過於乾燥和難以形成雨雲才會未出現過雷暴。
雷暴天氣特徵
雷暴天氣是夏季常見的天氣現象。它是由對流旺盛的積雨雲所產生,由於積雨雲的強烈發展,常伴有閃電、雷鳴、暴雨、大風,有時還會出現冰雹、龍捲風和下擊暴流等災害性天氣。
通常,在天氣預報和對外服務工作中,人們習慣把只伴有雷聲、閃電或(和)陣雨的雷暴稱為“一般雷暴”或“弱雷暴”,而把伴有暴雨、大風、冰雹、龍捲風等嚴重的自然災害性天氣現象的雷暴叫做“強雷暴”。
一般雷暴強度低,維持時間較短,多為幾分鐘到一小時,但出現次數較多;強雷暴強度高,維持時間長,一般為幾十分鐘到幾小時,個別可間歇維持數小時到幾天(如冷渦雷暴)。一般雷暴和強雷暴都是對流旺盛的天氣系統,它們所產生的天氣現象統稱為對流性天氣。
強烈發展的雷暴可能帶來龍捲風,並造成破壞。
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雷暴影響
雷暴對飛行的影響
雷暴能產生各式各樣的危及飛行安全的天氣現象,如強烈的湍流、顛簸、積冰、閃電擊(雷擊)、暴雨,有時還伴有冰雹、龍捲風、下擊暴流和低空風切變。空中滾滾而來的烏雲中,藴藏着巨大的能量,具有極大的破壞力。當飛機誤入雷暴活動區內,輕者造成人機損傷,重者機毀人亡。因此,雷暴是目前被世界航空界和氣象部門公認的嚴重威脅航空飛行安全的天敵。
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雷暴雲中的上升、下降氣流對飛行造成嚴重威脅,特別是成熟階段的雷暴雲,最強的上升氣流可達到50-60米/秒,同颱風不相上下,航空器在雷雨區內飛行,飛機會遇到嚴重顛簸,使飛行高度在幾秒內升降幾十米到幾百米。嚴重時,飛行儀表失真,飛機操縱困難甚至失控,是導致飛行事故最危險的天氣現象之一。
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這裏列出一些可能伴隨雷暴發生的,對飛行安全造成威脅的天氣現象:
雷暴避險措施
雷暴圖冊(13張)
2.切勿游泳或進行其他水上運動。離開水面及找尋地方躲避。
3.避免使用電話或其他帶有插頭的電器,包括電腦等。
4.切勿接觸天線、水龍頭、水管、鐵絲網或其他類似金屬裝置。
5.避免用花灑淋浴。
6.切勿處理以開口容器盛載的易燃物品。切勿站立於山頂上或接近導電性高的物體。樹木或桅杆容易被閃電擊中,應儘量遠離。閃電擊中物體後,電流會經地面傳開,因此不要躺在地上,潮濕地面尤其危險。應該蹲著並儘量減少與地面接觸的面積。
7.遠足及其他户外活動人士,應隨身帶備收音機,不斷留意氣象台發出的最新天氣消息。
8.留意暴雨可能隨時出現,切勿在河流、溪澗或低窪地區逗留。
9.駕車人士如駛經高速公路或天橋,應提防強勁陣風吹襲。
10.海上的小艇應小心提防狂風或水龍捲襲擊。
雷暴文化
雷霆之怒,聲色俱厲。最早,人類對驚天動地的霹靂和劃破長空的閃電感到無比恐懼。歐美人認為“雷電是上帝之火”,中國古代信奉“雷公”、“電母”。東漢時期,王充在(論衡)中最先試圖從科學角度闡述雷電現象,他斷言雷是太陽熱量激盪空氣而形成的。
有人認為是美國科學家、避雷針的發明者富蘭克林在1752年6月冒險將風箏放飛到雷電交加的空中,將電火引到地面,而證實雷電是大自然中的放電現象的。但其實這早已被證實是假的。因為如果富蘭克林真的將雷電引到地面上,那他早就被電死幾十次甚至幾萬次了。畢竟那個電流量真的是很大,連高壓線旁邊都絕對不允許放風箏,因為可以電死人,那這個“電火”可比高壓線的電流高好幾(幾十?)倍了。詳情可以參考《謠言粉碎機》。
雷暴世界紀錄
持續時間最長的非熱帶雷暴:超級單體雷暴形成於被稱為中氣旋的旋轉上升氣流周圍,是一種強勁的雷暴。它的直徑可達數千米,持續數小時,引起暴雨、冰雹和大風。大約 30% 的超級單體雷暴會引發龍捲風。它經常發生在美國的大平原,也就是俗稱的龍捲風走廊。(吉尼斯世界紀錄)
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- 參考資料
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- 1. Ahrens, C.D..Essentials of meteorology: an invitation to the atmosphere (6th edition):Cengage Learning,2011:pp.275
- 2. Glossary of meteorology - thunderstorm .American Meteorological Society, AMS.2012-04-25[引用日期2019-05-01]
- 3. Takeuti, T. and Nakano, M., 1976. On lightning discharges in winter thunderstorm. In Electrical Processes in Atmospheres (pp. 614-617). Steinkopff.
- 4. Glossary of meteorology - mesoscale convective system .American Meteorological Society, AMS.2012-01-26[引用日期2019-05-01]
- 5. 雷暴天氣是什麼 雷暴天氣是怎麼形成的 .天氣網.2015-07-20[引用日期2016-11-13]
- 6. 雷暴的常識 .南方網.2004-08-04
- 7. 航空器駕駛員指南:雷暴指南 .民航資源網.2014-05-02[引用日期2016-11-13]
- 8. 什麼叫做雷暴日? .施耐德電氣中國[引用日期2016-11-13]
- 9. 論雷暴對飛行安全的影響及危害 .民航資源網.2014-06-04[引用日期2016-11-28]
- 10. 雷暴 .中國氣象網.2010-05-07[引用日期2016-11-13]
- 11. 雷暴天氣的分析識別及對飛行的影響 .中國知網[引用日期2016-11-13]
- 12. 淺談夏季雷雨飛行注意事項 .網易[引用日期2020-07-07]
- 13. 夏季雷暴不可不防 .漢網.2006-08-04
- 14. 吉尼斯世界紀錄有限公司[著],遲文成[譯].吉尼斯世界紀錄大全2021[M].瀋陽:遼寧少年兒童出版社,2021年:第39頁
- 15. 雷暴 .中國氣象局[引用日期2022-08-01]
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