对流层雷电还能在几十到上百公里高度的中层大气激发红色精灵等放电事件。中层大气放电事件,是由对流层雷电所引发的一种瞬态发光现象,一般发生于40-90km高空,具有红色精灵(RedSprite)、蓝色喷流(BlueJet)、巨大喷流(GiganticGet)、淘气精灵(Elves)、光晕(Halo)等多种形式。红色精灵是最为常见的中层大气放电事件,通常由强度较大的正极性云对地闪电所诱发。对流层雷电引发的放电能改变这些区域的温度、电子密度等物理状态,并可能威胁在该区域的临近空间飞行器、浮艇等。与此同时,雷暴还是上部对流层大气的“制冷空调”,并输送水汽产生明显的加湿作用。此外,雷电击穿空气的过程中,高温高压下氮气和氧气被完全电离,并进一步形成氮氧化物LNOx,这种氧化物是大地农作物两好的“肥料物质”。所以,雷雨在灌溉大地的同时,还起到“施肥”的作用呢!而留在大气中的氮氧化物,则作为全球氮循环的一部分,对气候变化产生影响。
飑、飑线、飑锋这三兄弟看着长得挺像,实际上表示的不是同一类事物。
在新高考形势下,强对流特殊天气及气象灾害频繁出现在各省、地市的模拟题当中。如何加以区分与理解就显得尤为重要,今天我们就来挨个说一说。
飑【biao一声】
此时的气象报文中就会编码SQ来表示飑。
从类别上来讲,飑是一种春季和夏季经常出现的直观天气现象,而飑线和飑锋则属于一种天气系统。
因此当飑出现时,通常也会报告存在阵风;但当阵风出现时,不一定会有飑存在,所以可以把飑理解为强阵风。
这么看来,飑其实表示的是剧烈变化的风,重点在“变化”二字上。
如果只是风速或风向单一元素的变化,即便风速很大,但如果速度比较稳定,变化不明显,也不能称之为飑。
飑通常出现在积雨云到来之前或冷锋过境之前,它的出现往往伴随着温度和气压的剧烈变化。
飑线
飑线的定义:许多排成一条线或带状的雷暴群构成的十分狭窄的强对流天气带。
飑线是一个长约几十到几百公里,宽不超过几十公里的中尺度天气系统,它的生命周期最长不超过二十个小时。
从天气雷达图上看,飑线就像糖葫芦一样,穿起一串雷暴或积雨云,如下图:
飑线的长相跟冷锋有点像,但二者有明显的区别:
1.冷锋是两种气团的分界面,属于大尺度天气系统,而飑线是在同一气团内部形成的中尺度天气系统。
2.飑线的移动速度要比冷锋快得多。
3.飑线附近的天气现象比冷锋附近的天气现象更加剧烈,一天之内的变化非常明显,而冷锋则相对稳定。
飑线大部分时候发生在冷锋前或暖锋后的暖气团中,在飑线的两侧会有明显的气温梯度,有时两侧的温差可以超过10℃,当飑线经过时往往会出现气温骤降的现象。
飑线之前的天气通常较好,降雨区一般在飑线之后。在飑线沿线或其后的高压区内,有雷暴、阵雨或冰雹,甚至龙卷风出现,大冰雹主要在飑线附近出现。(因为这里对流强)
飑锋
飑锋又叫阵风锋。飑锋出现所对应的天气场景比较单一,它基本上只存在于雷暴云体下方,是冷性外流气体下沉到地面向四周流出时,与周围暖空气相遇形成的界面,如下图:
我们通常所说的下击暴流对飞行的影响,当飞机开始进入下击暴流时性能会变好,一方面是受到逆向而来的雷暴外流空气的影响,另一方面就是受到飑锋中上升气流的抬升作用。
飑锋属于中小尺度系统锋,是一种锋面,是在两种气团的作用下形成的边界。
飑锋与冷锋有明显的区别
一是冷锋的尺度远大于飑锋;
二是冷锋的动力是气团之间的气压梯度,而飑锋的动力是雷暴的下沉气流。
小结
飑表示的是风的剧烈变化;
飑线表示的是带状的雷暴群;
飑锋表示的是雷暴中下沉气流与环境气流相遇时形成的边界。
三者可能会同时存在,也可能独立存在,没有必然的对应关系,更不是一同一种现象。故做题时要注意区分!
强对流天气是指伴随雷暴现象的对流性大风(≥17.2m/s)、冰雹、短时强降水。强对流天气发生于中小尺度天气系统,空间尺度小,一般水平范围大约在十几公里至二三百公里,有的水平范围只有几十米至十几公里。其生命史短暂并带有明显的突发性,约为一小时至十几小时,较短的仅有几分钟至一小时。这种天气破坏力很强,它是气象灾害中历时短、天气剧烈、破坏性强的灾害性天气。(通常还伴有雷电,且具有突发性强、生命史短、局地性强、天气剧烈、破坏力大等特点,是具有重大杀伤性的灾害性天气之一。世界上把它列为仅次于热带的气旋、地震、洪涝之后第四位具有杀伤性的灾害性天
由于夏季温度高、湿度大,空气中蕴含的能量大,发生强对流天气的概率更高。大气对流的本质是有效能量之间的相互转换和释放的过程,大气蕴藏的潜在能量在一定条件下可以转换为对流上升运动的动能。高温高湿的条件往往使这种能量更高,大气更不稳定,更有利于对流性天气的发展。
不过,专家表示,不能笼统地将夏季多发的狂风暴雨都称为强对流天气。以大风为例,既可能是有强对流产生的强风,也可能是冷空气大风、气旋性大风或台风外围环流的大风等。“对于强对流天气,尽管南方和北方的人们感受上有差异,气象界也有各种讨论,但一般情况下,每小时降水量达到20毫米及以上,风速达到17米/秒(8级)及以上,而且伴有雷电,就可以判断为强对流天气。”
强对流成因:强对流其实是空气强烈的垂直运动而导致出的天气现象。最典型的就是夏季午后的强对流天气:白天地面不断吸收太阳发出的短波辐射,温度上升,并且放出长波辐射加热大气。当近地面的空气从地球表面接受到足够的热量,就会膨胀,密度减小,这时大气处于不稳定的状态。(这就像水缸里的油和水一样,当密度较小的油处于水缸底部,而水处于上部时,一定会产生强烈的上升运动,最终油会浮到水面上。)同理,近地面较热的空气在浮力作用下上升,并形成一个上升的湿热空气流。当上升到一定高度时,由于气温下降,空气中包含的水蒸气就会凝结成水滴。当水滴下降时,又被更强烈的上升气流携升,如此反复不断,小水点开始积集成大水滴,直至高空气流无力支持其重量,最后下降成雨。谭老师地理工作室综合整理
这也是为什么夏天雷雨不像春雨那样细雨绵绵,水滴较大的原因。
当然各类强对流天气形成的物理过程是不完全相同的,这与下垫面的动力和热力作用的影响有很大的关系。而且强对流天气是以大尺度天气系统为背景,大尺度天气系统影响或决定着中小尺度天气系统的生成、发展和移动过程。比如说梅雨期间,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部地区产生暴雨。
因为强对流天气有多种天气情况,所以预警的涵盖范围也非常广,就我们比较常见的雷雨大风天气预警信号来看,强对流天气预警信号可分为四种,即蓝色、黄色、橙色以及红色。最低级别为蓝色,最高级别为红色。
拓展
首先,雷雨大风蓝色预警。该预警发布预示着未来6小时内将会发生雷雨大风天气,而且平均风力达6级以上,阵风级别达7级,期间伴随这雷电天气。当然,很可能已经发生了平均风力6到7级和伴随雷电的7到8级的阵风天气。
其次,雷雨大风黄色预警。该预警发布预示着未来6小时内或已经受到了雷雨大风天气的影响,其平均风力达8-9级,阵风达9-10级伴有较强雷电天气,而且将会持续。
接着是,雷雨大风橙色预警。该预警发布预示着未来2小时内或已经受到了雷雨大风天气的影响,其平均风力达10—11级,阵风达11—12级伴有强雷电天气,而且将会持续。
强对流天气灾害大体上可将其归纳为风害、涝害、雹害。强对流天气发生时,往往几种灾害同时出现,对国计民生和农业生产影响较大。
飑线、龙卷风和雷雨大风最突出的气象要素之一是强风。尽管飑线的水平尺度小,但在其影响的范围内都将发生强大的风、雨灾害,可导致树木折倒,房屋掀翻,瓦砾飞行,人畜受伤受害,庄稼倒伏。由于各类强对流天气有各自的发生季节和发生特点,农业生产为户外作业,又是根据季节来安排的,所以强对流天气对农业生产中的各类作物的危害不尽相同。上述的洪涝、强风、雹是强对流天气灾害中影响农业生产的主要几种危害。强对流天气对农业生产的直接危害是外力摧毁庄稼,间接危害是由内涝诱发和传播病虫害致庄稼减产甚至绝收。
防雷方面:雷雨时,市民应尽量减少外出,不要在户外劳作,不要靠近高压电线和孤立的高楼、大树、旗杆等,更不要站在空旷的高地上火大树下躲雨。雷雨天气时在高山顶上不要开手机,更不要打手机。不能用有金属立柱的雨伞,在郊区或露天操作时,不要使用金属工具,如铁撬棒等。
防短时强降水方面:短时强降水会带来地表径流量的激增,容易造成城市内涝、道路积水、在地质条件较为脆弱的地区,易发生泥石流、山体滑坡等。市民在户外积水中行走时,要注意观察,尽量贴近建筑物行走,防止跌入排水井。驾驶员遇到路面或立交桥下积水过深时,应尽量绕行,避免强行通过,当汽车在低洼积水处熄火时,人千万不要在车上等候,要下车到高处等待救援。
冰雹方面:了解天气变化趋势,注意收听收看当地天气预报,提前做好防雹措施。民间故有“早晨露水重,后响冰雹猛”的说法,出现这种天气时,最好留在家中,尽量避免外出。在室外,当冰雹来临时,要迅速躲进楼房、顶棚等能够避雹的安全场所,防止冰雹的袭击。如在空旷的地方,应用雨具或其他代用品保护头部,并尽快转移到能够避险的地方。