说强对流,其实离不开能量交换和能量守恒定律。
强对流是发生在近地面层大气能量场中的能量交换。
强对流发生的基地:对流层,大气能量场垂直方向,近地面10-16千米的空气层,具有上冷下热的特征,破坏力与致灾力极强。
**强对流发生的过程剪辑:**当太阳炙烤大地,地面收到的太阳短波辐射远远大于地面向天空发出的长波辐射,地面热量源源不断地累积。地面热量高于近地面空气,能量便会自地面传导给地面空气,地面空气受热上升,周边冷空气自然下沉补充,便形成了空气的对流。这种对流往往发展很快,有时候也会产生湍流,使得空气层层加热,而温度高的空气层,其携带水汽的能力往往越强,从而在近地层形成温度高、湿度大的空气层,即高温高湿气团。这是悄然在对流层底层发生的事情。
对流层随着高度增加气温越低,对流层这种“上冷下暖”的大气层结状态极具不稳定性,低层的高温高湿气流抬升至一定高度,与高层的干冷气流深入交汇,便会产生剧烈的、迅猛的、复杂的、爆发力极强的能量交换,形成雷暴云。
**雷暴云:**在不稳定的大气层结、充沛水汽和足够冲击力的条件下才能形成。水平范围约十几公里,云厚几公里至十几公里,持续时间通常为一小时至十几小时,最短仅有几分钟至一小时,属于小尺度天气系统。但其能量之强,不亚于“人天大战”。
**强对流遵守的能量守恒定律:**能量不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。强对流天气过程中,雷暴云迅猛发展的结果,是将极其强烈的不稳定能量转化成大风、雷暴、强降水、冰雹、龙卷风等天气现象,发生时或其一二,或三四,或全有。等其所裹挟的能量消耗殆尽,便雨停风歇,天气之间才恢复清明。
**大风:**雷暴或飑线过境时,雷雨拖带的下沉气流至近地面的流出气流中常出现大风。气象学根据风对地上物体所引起的现象,把风分成18级,以风力等级0~17级表示风力大小。8级风称为大风,风速17.2-20.7m/s。大风已具备致灾性强,陆地上树枝折断,迎风行走感觉阻力很大;海洋上易起猛狼,近港海船均停留不出。之上还有9级烈风(20.8-24.4m/s);10级狂风(24.5-28.4m/s);11级暴风(28.5-32.6m/s);12级飓风(32.6-36.9m/s);13级:台风(37.0-41.4m/s);14、15级强台风(41.5-50.9m/s);16、17级超强台风(51.0-56.1m/s及以上)。一般来说,12级风及以上等级风陆地罕见。而风力风速越大,致灾能力越强。
**暴雨:**我国气象上按降水强度大小将暴雨分为三个等级,24小时内降水量为50-99.9毫米称“暴雨”、100-249.9毫米之间为“大暴雨”、250毫米以上称“特大暴雨”。
**雷暴:**会产生17000℃到28000℃的剧烈高温,是太阳表面温度的3-5倍。一道闪电长度有数千米,也可达数百千米。闪电的电压高达1亿到10亿伏特。最大电流可达30万安培,平均电流有3万安培。一个中等强度的雷暴功率达到1000万瓦特,相当于一个小型核电站的输出功率。
**冰雹:**雷暴云中产生的固态降水,常发生在春夏之交或夏天,直径一般为5-50mm,最大可达10cm以上,小的如绿豆、黄豆、花生米,大的似栗子、鸡蛋、拳头等,特大冰雹堪比柚子;有圆形、椭圆形、锥形等,形状并不规则。冰雹天气表现特征是范围较小,时间较短,但来势猛、强度大。
雹灾是我国严重的自然灾害之一,可打毁庄稼、损坏房屋、砸坏树木、砸毁车辆等,也有砸死、砸伤人或牲畜等事故发生,具有强大的杀伤力。
**龙卷风:**极强对流的产物,风速数倍于强台风,可达100-175米每秒。近地面直径很小,通常为25-100米,在极少数情况下可达到1公里;龙卷风的空中直径可达数千米。持续时间短暂,通常在1小时内,最多数个小时。