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說一說強對流的七十二般變化

饒云花
饒云花,氣象專業(yè)副研級高級工程師,擅長撰寫氣象類科普文章。
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說強對流,其實離不開能量交換和能量守恒定律。

強對流是發(fā)生在近地面層大氣能量場中的能量交換。

強對流發(fā)生的基地:對流層,大氣能量場垂直方向,近地面10-16千米的空氣層,具有上冷下熱的特征,破壞力與致災力極強。

**強對流發(fā)生的過程剪輯:**當太陽炙烤大地,地面收到的太陽短波輻射遠遠大于地面向天空發(fā)出的長波輻射,地面熱量源源不斷地累積。地面熱量高于近地面空氣,能量便會自地面?zhèn)鲗Ыo地面空氣,地面空氣受熱上升,周邊冷空氣自然下沉補充,便形成了空氣的對流。這種對流往往發(fā)展很快,有時候也會產(chǎn)生湍流,使得空氣層層加熱,而溫度高的空氣層,其攜帶水汽的能力往往越強,從而在近地層形成溫度高、濕度大的空氣層,即高溫高濕氣團。這是悄然在對流層底層發(fā)生的事情。

對流層隨著高度增加氣溫越低,對流層這種“上冷下暖”的大氣層結狀態(tài)極具不穩(wěn)定性,低層的高溫高濕氣流抬升至一定高度,與高層的干冷氣流深入交匯,便會產(chǎn)生劇烈的、迅猛的、復雜的、爆發(fā)力極強的能量交換,形成雷暴云。

**雷暴云:**在不穩(wěn)定的大氣層結、充沛水汽和足夠沖擊力的條件下才能形成。水平范圍約十幾公里,云厚幾公里至十幾公里,持續(xù)時間通常為一小時至十幾小時,最短僅有幾分鐘至一小時,屬于小尺度天氣系統(tǒng)。但其能量之強,不亞于“人天大戰(zhàn)”。

**強對流遵守的能量守恒定律:**能量不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到其它物體,而能量的總量保持不變。強對流天氣過程中,雷暴云迅猛發(fā)展的結果,是將極其強烈的不穩(wěn)定能量轉化成大風、雷暴、強降水、冰雹、龍卷風等天氣現(xiàn)象,發(fā)生時或其一二,或三四,或全有。等其所裹挾的能量消耗殆盡,便雨停風歇,天氣之間才恢復清明。

**大風:**雷暴或颮線過境時,雷雨拖帶的下沉氣流至近地面的流出氣流中常出現(xiàn)大風。氣象學根據(jù)風對地上物體所引起的現(xiàn)象,把風分成18級,以風力等級0~17級表示風力大小。8級風稱為大風,風速17.2-20.7m/s。大風已具備致災性強,陸地上樹枝折斷,迎風行走感覺阻力很大;海洋上易起猛狼,近港海船均停留不出。之上還有9級烈風(20.8-24.4m/s);10級狂風(24.5-28.4m/s);11級暴風(28.5-32.6m/s);12級颶風(32.6-36.9m/s);13級:臺風(37.0-41.4m/s);14、15級強臺風(41.5-50.9m/s);16、17級超強臺風(51.0-56.1m/s及以上)。一般來說,12級風及以上等級風陸地罕見。而風力風速越大,致災能力越強。

**暴雨:**我國氣象上按降水強度大小將暴雨分為三個等級,24小時內(nèi)降水量為50-99.9毫米稱“暴雨”、100-249.9毫米之間為“大暴雨”、250毫米以上稱“特大暴雨”。

**雷暴:**會產(chǎn)生17000℃到28000℃的劇烈高溫,是太陽表面溫度的3-5倍。一道閃電長度有數(shù)千米,也可達數(shù)百千米。閃電的電壓高達1億到10億伏特。最大電流可達30萬安培,平均電流有3萬安培。一個中等強度的雷暴功率達到1000萬瓦特,相當于一個小型核電站的輸出功率。

**冰雹:**雷暴云中產(chǎn)生的固態(tài)降水,常發(fā)生在春夏之交或夏天,直徑一般為5-50mm,最大可達10cm以上,小的如綠豆、黃豆、花生米,大的似栗子、雞蛋、拳頭等,特大冰雹堪比柚子;有圓形、橢圓形、錐形等,形狀并不規(guī)則。冰雹天氣表現(xiàn)特征是范圍較小,時間較短,但來勢猛、強度大。

雹災是我國嚴重的自然災害之一,可打毀莊稼、損壞房屋、砸壞樹木、砸毀車輛等,也有砸死、砸傷人或牲畜等事故發(fā)生,具有強大的殺傷力。

**龍卷風:**極強對流的產(chǎn)物,風速數(shù)倍于強臺風,可達100-175米每秒。近地面直徑很小,通常為25-100米,在極少數(shù)情況下可達到1公里;龍卷風的空中直徑可達數(shù)千米。持續(xù)時間短暫,通常在1小時內(nèi),最多數(shù)個小時。