[科普中国]-地形雷暴

地形雷暴形成原因

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。我国山地多，地形复杂，而且地形雷暴是夏季山区飞行长遇到的一种雷暴。因为夏季暖湿空气经常存在，气层多不稳定，如果这时垂直于山脉走向的风速分量较大，山坡也比较陡峭，地形抬升作用明显，就会形成雷暴。2

雷暴第一阶段下山增强,地形强迫起着主要作用,具体表现在三个方面:(1)地形斜坡使得雷暴冷池出流下山加速与稳定维持的偏南气流形成了强的辐合区;(2)地形抬升使得偏南暖湿入流强烈地上升,从而加剧了对流的发展;(3)地形抬高了冷池出流高度,使得出流与近地面偏南气流构成随高度顺转的低层垂直风切变,低层暖空气之上有冷平流叠加,使得雷暴前方的动力和热力不稳定增强。雷暴第二阶段在平原地区再次增强的主要原因是:组织完好的雷暴到达平原地区后,其冷池与低层暖舌在城区(朝阳地区)的对峙,产生了强的扰动温度梯度;强的冷池出流与势力相当的偏南暖湿气流相互作用产生了强的辐合上升气流,并与下沉气流在较长时间内共存;冷池出流形成的负涡度与低层切变产生的正涡度达到近似平衡状态。运用RKW理论,三者导致雷暴前方低层的辐合抬升最强,最有利于雷暴的维持发展。3

地形雷暴发生在山地区域2006年9月3日夏季祁连山区一次由地形引发的强雷暴天气,700hPa高空图上,祁连山到青海省海西州一带为新疆高压与 副热带高压之间的切变线,切变线东段几乎沿着山脉的走势,南侧即祁连山南坡为偏西南风,北侧即祁连山北坡为偏北风,南北两侧均爬坡抬升,汇合于山脉上空, 这正是切变线东段与山脉走势几乎一致的原因,突显祁连山脉地形因素对切变线形成的贡献。从卫星云图上可以看出,祁连山的南北各有强对流云团发展,从这两个 云系的发展过程可以明显地看出,祁连山脉所起的作用,对于由北向南移动的对流云团,从16时开始从山脉北侧向南爬升,垂直速度得到加强,云团发展壮 大,20时整体跃上山脉,与南坡的对流云团溶汇后发展到最强,21时开始向南下坡,云系消散减弱,云顶塌缩非常明显。4

2008年8月14日北京发生了雷暴群形式的局地暴雨,雷暴新生 地点复杂多变,形成了多个γ中尺度的强降水中心.北京周边地区的雷暴,通过其雷暴冷池出流沿着沟谷地形或向平原地区流动,与北京山谷或城 区的边界层暖湿空气形成辐合抬升机制,触发雷暴新生.5

大气不稳定能量的释放,最后要通过对 流 触发机 制的 作用 来实现,因此 雷暴的发生源就往往出现在触发机制条件最好的场合。也就是锋面、低压、辐合线等有利于抬升和辐合作用 的天气系统 内,以及有利于热力、地形抬升等作用的地理环境 内。这里仅 以不 同的地理环境为条件来分析 雷暴的源地。

山地在同样水汽和大气稳定度条件下,山地热力作用比平原显著,又有地形抬升作用,触发力条件好，最易成为雷暴源地。特 别是被平原包围的 山地,即使范 围不 大,只要达到与雷暴单体尺度相当的孤立山地,就能成为雷暴源地。

山峰与山结因热力作用产生的山谷风环流,白天谷风从山下汇向峰区,使峰区有较强的对流触发机制。特 别是在山结区，即某高山向四周伸展出数条山脉状如绳结的高山区,各山脊之间的谷风更盛,汇向山结区的上升运动更强,更加有利于雷暴的形成和发展。

向阳坡向阳坡面太阳直射角大,日射强 白天增热快,有利于发展对流和形成雷暴。夏季,雪线以上的高山向阳坡因融雪耗热,空气冷却,而向阳坡的下段白天迅速增热,这种情况 下,上部冷空 气下滑，与下部暖空气相遇,造成坡面空气极 不稳定而发展雷暴,甚至成为雹源。

迎风 坡暖湿气流沿 山坡爬升,若气团为对流性不稳定便会产生雷暴。夏季,南岭山脉’的迎风坡多雷暴,就是这个原因。另外当冷锋移经迎风坡时,锋前暖湿不 稳定空 气同时受锋面和 地形两种抬升作用,雷暴最易发展或加强。

背风坡背风坡区气流一 般下沉,对发展雷暴不利,但在一 定条件下,也可成为雷暴源地。例 如当有较强气流横越山脉 时,背风坡区往往有重力波产生,气流愈强,则波长愈长,气层愈不稳定,则振幅愈大。若波长发展到与雷暴单体相 当 的尺度,且气层很不 稳定 时,在重力波 的上升运动区便可发展雷暴,这种雷暴常与山脉平行成带。另一 种,当冷空气从较高山脉流入背风坡区上空而背风坡区 内低层空气又较暖湿时,也会加剧气柱的不稳定而形成雷暴。6

雷暴的形成过程雷暴是由旺盛积雨云所引起的伴有闪电、雷鸣和强阵雨的局地风暴。没有降水的闪电、雷鸣现象，称干雷暴。雷暴过境时，气象要素和天气现象会发生剧烈变化，如气压猛升，风向急转，风速大增，气温突降，随后倾盆大雨。强烈的雷暴甚至带来冰雹、龙卷等严重灾害。通常把只伴有阵雨的雷暴称一般雷暴，把伴有暴雨、大风、冰雹、龙卷等严重灾害性天气现象之一者，称强雷暴。两者都是由发展强烈的积雨云形成的，这类积雨云称雷暴云。一次雷暴过程并不只是一块雷暴云，而往往是由几个或更多个处于不同发展阶段的雷暴单体所组成。这些雷暴单体虽然处于同一个雷暴云中， 而每个单体都具有独立的云内环流， 都经历发展阶段 （云中贯穿上升气流）、成熟阶段（云中出现降水以及降水拖曳的下沉气流）和消散阶段（云中为下沉气流），并处于不断新生和消失的新陈代谢过程中。雷暴活动具有一定的地区性和季节性。据统计，低纬度雷暴出现的次数多于中纬度，中纬度又多于高纬度。这是由于低纬度终年高温、多雨，空气处于暖湿不稳定状态，容易形成雷暴。中纬度夏半年，近地层大气增温、增湿，大气层结不稳定度增大，同时经常有天气系统活动，雷暴次数也较多。高纬度气温低、湿度小，大气比较稳定，雷暴很少出现。就同纬度来说，雷暴出现次数，一般是山地多于平原，内陆多于沿海。一年中雷暴出现最多的是夏季，春秋次之，冬季除暖湿地区外，极少出现。雷暴移动受地理条件影响很大。在山区受山地阻挡，雷暴常沿山脉移动，如果山地不高，发展强盛的雷暴可越山而过。在海岸、江河、湖泊地区，白天因水面温度较低，常有局部下沉气流产生，致使雷暴强度减弱甚至消失，而一些较弱雷暴往往不能越过水面而沿岸移动，但在夜间，雷暴可能增强。7

特点雷暴共分为三种，分别为单体雷暴、多单体雷暴及超级单体雷暴三种。

雷暴天气

而分辨它们的方法是根据大气的不稳定性及不同层次里的相对风速而定（参看风切变)。

单体雷暴(Single cellstorms)

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(Multicellstorms)

由多个单体雷暴所组成，是单体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。

超级单体雷暴(Supercellstorms)

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。

根据雷暴形成时不同的大气条件和地形条件，一般将雷暴分为热雷暴、锋雷暴和地形雷暴三大类。此外，也有人把冬季发生的雷暴划为一类，称为冬季雷暴。在我国南部还常出现所谓旱天雷，也叫干雷暴。

能量雷暴的能量很大，千分之几到十分之几秒的雷电放出的电能，可达到数十亿到上千亿瓦特，温度为1万～2万摄氏度。当然雷暴也能造福于人类，它能给地球带来大量雨水；受雷击的空气每年能产生数亿吨氮肥，随雨水渗入土地。当然不可忘记，雷暴的极强的杀伤力。强度标准习惯使用“雷暴日”，即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱。

地形雷暴的危害雷暴虽然是一种强烈的天气，但它的持 续时间一般较短，单个雷暴的生命史一般不 超过2小时。雷暴出现的时间多在下午，夜 间因云顶辐射冷却，使云层内的温度层结变 得不稳定，也可引起雷暴，称为夜雷暴。雷 暴是大气中的放电现象，一般伴有阵雨，有 时还会出现局部的大风、冰雹等强对流天 气。强雷暴天气出现有时还带来灾害，所以 是一种危险的天气现象，不仅会影响飞机等飞行安全，干扰无线电通信，而且还会击 毁建筑物、输电和通信线路、电气机车，击 伤击毙人畜，引起火灾等。

雷暴能产生对飞机危 害很大的电闪雷击和冰雹袭击, 其强大电场的干扰, 常使机载电子设备失灵甚至被烧 毁; 由于雷暴云中垂直运动强烈,因而造成飞机严重颠簸; 雷暴云中含有大量的过冷水滴, 故在其上部飞行常常发生较强的积冰,雷暴不仅严重危害云中飞行的飞机, 它所伴 随的下击暴流、 狂风暴雨、 低碎云、 低能见度等天气 现象,同样对云下飞行及航班的起 降造成严重威胁。强阵雨使飞行能见度降低, 而且改变了飞机的空气动力性能, 严重时甚至使飞机发动机熄火; 强 阵风使飞机操纵困难; 而下击暴流则往往在飞机的起降过程中 造成灾难性的飞行事故。

注意事项1.留在室内。在室外工作的人，应躲入建筑物内。

2.切勿游泳或进行其他水上运动。离开水面及找寻地方躲避。

3.避免使用电话或其他带有插头的电器，包括电脑等。

4.切勿接触天线、水龙头、水管、铁丝网或其他类似金属装置。

5.避免用花洒淋浴。

6.切勿处理以开口容器盛载的易燃物品。切勿站立於山顶上或接近导电性高的物体。树木或桅杆容易被闪电击中，应尽量远离。闪电击中物体后，电流会经地面传开，因此不要躺在地上，潮湿地面尤其危险。应该蹲著并尽量减少与地面接触的面积。

7.远足及其他户外活动人士，应随身带备收音机，不断留意气象台发出的最新天气消息。

8.留意暴雨可能随时出现，切勿在河流、溪涧或低洼地区逗留。

9.驾车人士如驶经高速公路或天桥，应提防强劲阵风吹袭。

10.海上的小艇应小心提防狂风或水龙卷袭击。

11.如遇上龙卷风，应立即躲入坚固的建筑物内。要远离窗户、蹲伏在地上并用手或厚垫保护头部。如在室外，应远离树木、汽车或其他可被龙卷风吹起的物件。