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最新消息 | 四川13级大风、河南启动四级应急响应,强对流天气到底为何物?

   日期:2024-09-19       caijiyuan   评论:0    移动:http://lanlanwork.gawce.com/mobile/news/7587.html
核心提示:4月11日晚,四川安岳遭遇强对流天气,极大风速达到13级,每秒37.4米!这一风速在四川十分罕见,已突破极值,是1957年安岳气象观

4月11日晚,四川安岳遭遇强对流天气,极大风速达到13级,每秒37.4米!这一风速在四川十分罕见,已突破极值,是1957年安岳气象观测站建站后,安岳有气象记录以来的最大风速值。市民直呼“从未见过”!

据安岳县有关部门通报,截至12日上午9时许,共导致11个乡镇分别不同程度出现洪涝灾害,共造成约1万人不同程度受灾,人员轻伤20人,直接经济损失563.73万元。

其实我们去年就有文章专门写过,今天就再来回顾一下吧!


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?01?

??强对流天气???


1.强对流天气是什么?


强对流=强+对流,通俗来说就是强烈的上升气流。


它会引起突发性的、强度剧烈、破坏力极大的灾害天气。强对流天气出现时往往乌云密布、电闪雷鸣、风大雨急,甚至伴有冰雹降落。



我国中央气象台定义的强对流天气指的是出现直径≥5mm的冰雹、或者龙卷、或者≥17.2m/s(或者8级)的雷暴大风、或者≥20mm/h的短时强降水等天气。


2.强对流天气有什么共同的特点?


①局地性强,分布范围小(空间尺度小)


强对流天气在气象上属于中小尺度天气系统,一般水平范围大约在十几公里至二三百公里,小的只有几十米。


②突发性强,持续时间短(时间尺度小)


强对流天气来得突然,去得匆忙。它的持续时间短暂,通常为一小时至十几小时,短的仅有几分钟。


③强度大,破坏性强


强对流天气发生时,降水强度大(即单位时间的降水量大),风力强劲,往往带来多种灾害,具有极强的破坏力。



?02?

??强对流天气是如何发生的?


1.强对流天气的发生一般要具备什么条件?


①充足的水汽


要形成强降水,低层大气中必须含有充足的水汽。


②气流要能上升(气流抬升的触发机制)


常见的抬升机制有:受热抬升;锋面抬升;地形抬升(遭遇山脉);低空辐合上升;空气在抬升过程中水汽凝结放热,会进一步加剧抬升。


③气流还要能持续地上升(大气“上冷下暖”的不稳定层结)


大气具有不稳定的层结,空气才能持续上升,那怎样的大气层结是不稳定的呢?


想象一个被抬升的气团,如果它的密度比周围小,那么它会在浮力作用下继续上升,偏离原来的平衡位置,这样的大气就是不稳定的。由于暖空气的密度比冷空气小,所以冷空气在上、暖空气在下时,大气处于不稳定状态,而且上下温差越大,大气越不稳定。


④强雷暴、大冰雹、飑线、龙卷等天气还要求有强的风垂直切变


强的风垂直切变指的是风速或风向随着高度剧烈变化。强垂直风切变破坏了雷暴的自毁机制,使对流得以较长时间的维持和发展。


除了上述大气条件,强对流天气的形成还与下垫面的动力和热力作用有关,也就是受到大尺度天气背景及地形因素的影响。例如,来自海洋的暖湿气流会带来丰富的水汽和热量。再如,平坦开阔的地形条件有利于气流的运动与抬升,也有利于强对流的维持。


2.在我国,强对流天气通常出现在什么时间、哪些地区?


①在我国,强对流天气在四季均可能发生,且多发生在春夏季。因为在春夏季节,空气湿润(大气中水汽含量较高)、且利于气流抬升。


春夏季气流抬升的原因主要有两个:一是冷暖空气的交汇比较频繁(动力抬升),二是被太阳晒热的地面会加热低层大气,使整层大气形成下热上冷的不稳定状态(热力抬升)。


②强对流天气在各地出现时间不同,南方要比北方来得早。


4月前后,冷暖空气活动比较频繁,冷空气有一定势力,能够越过南岭侵入到华南,同时,南方的暖空气,尤其是从南海来的暖湿气流也开始加强,冷暖空气势力相当,互相抗衡,导致华南地区强对流天气发生。


随着夏季的到来,冷空气势力逐步减弱,很难越过南岭影响到华南地区,而暖空气更加强势,强对流天气频发区域将会移动到江南一带。



?03?

??强对流天气有哪些类型?


在强对流天气的“家族”里,按照从弱到强、影响从小到大的顺序可以排列为雷暴、短时强降水、冰雹、下击暴流、飑线。(由于龙卷风难以准确观测,暂不纳入比较)


1.雷暴



雷暴是产生闪电、雷鸣的天气现象,它通常伴随着强烈的阵雨或暴雨,有时伴有冰雹和龙卷。


雷暴形成于发展旺盛的积雨云中。由于积雨云携带着大量电荷,当云与云、云与地面之间达到一定电位差,就会发生放电,放电同时释放大量热量,使周围的空气受热膨胀,引发强烈的爆炸声,也就是雷声。



2.短时强降水


短时强降水是指短时间内降水强度较大,超过了某一量值的天气现象。我国中央气象台规定的量值是≥20mm/h。短时强降水和雷暴一样也是由积雨云产生的,但它比雷暴需要更充足的水汽条件。


3.冰雹


冰雹是从发展旺盛的积雨云中降落的冰粒,是一种固态的降水。一般多出现在春夏之交和夏季,空气对流发展旺盛的午后,且多出现在内陆山区。




冰雹的形成和雨的形成类似,但需要有更强烈的上升气流。其过程如下:


①水汽随着气流上升遇冷凝结,当温度降到0℃以下时,凝结成小冰晶。


②小冰晶继续上升,同时吸附周围其他的小水滴或小冰晶而长大,当增大到上升气流承载不住时会下落,如果遇到更强的气流又会被抬升。在反复升降的过程中,冰粒像滚雪球一样越来越大。


③如果云中的上升气流特别强,冰晶可以在云中生长到足够大,那它在下降过程中就不会完全融化,而以固体的形态到达地面,成为冰雹。




4.下击暴流




下击暴流,指一种雷暴云下部的局地强下沉气流,到达地面后会产生一股直线型大风向四面八方扩散,越接近地面风速越大,最大地面风力可达15级,可以影响方圆几千米的范围,破坏力极强。




5.飑(biāo)线


“飑”和“飙车”的“飙”同音,含义也相似,指风向突变、风速飙升的现象,而飑线就是风向和风力发生剧烈变动的天气变化带。


简单来说,飑线其实是由多个强对流单体(如雷暴)串在一起形成的带状雷暴群。飑线过境时,风向突变,风速骤升,气温急剧下降,而且往往伴有雷暴大风、冰雹、短时强降水,在个别情况下还可能出现龙卷风。



6.龙卷风



龙卷风是一种风力极强、小范围的涡旋,风力可达12级以上,一般伴有雷雨,有时也伴有冰雹。龙卷风的持续时间很短(通常几十分钟内),影响范围不大,但破坏力极强,龙卷风经过的地方,常会发生拔起大树、掀翻车辆、摧毁建筑物等现象,甚至可以把人吸走。


龙卷的形成与强雷暴云中强烈的上升气流有关。


①冷暖气流交汇时,冷气流下沉,暖气流上升,上下层空气相互扰动,在水平方向上形成涡旋;(图a、b)


②地面空气因日照升温,产生强烈的上升气流,把一部分水平涡旋提升到垂直方向。同时,高空的积雨云在垂直涡旋的带动下形成云的涡旋,即龙卷风的雏形(图c、d、e)


③四周空气向涡旋中心流动,产生辐合,并在中心形成下沉气流,使涡旋不断向地面延伸,最终到达地面,成为完整的龙卷风。(图f)


从龙卷风的形成过程可知,龙卷风的形成条件为:冷空气和暖湿空气交汇提供对流条件;高空和低空都有强风,而且风向明显不同(风垂直切变大);较平坦的地形,有利于低空急流的形成。



?04?

如何应对强对流天气


强对流天气是仅次于热带气旋、地震、洪涝的第四大灾害性天气,它的破坏力不容小觑。强对流天气发生时,往往同时带来风害、涝害、雹害等多种灾害,给国计民生造成严重损失。


面对如此凶猛的强对流天气,我们应该如何应对呢?


由于强对流天气突发性强,时空尺度小,破坏力极大,目前人们还很难对它进行有效的预测和抵御。惹不起,躲得起。对于强对流天气,最好的防御就是躲避。


1.发生前:关注天气预报



2.发生时:减少户外活动,躲避到室内


①避雷电


如果在室外,遇到雷电时,不要呆在空旷的环境中,应立即寻找庇护所,如装有避雷针的房屋、汽车等;不要站在大树、电线杆、旗杆等没有避雷设备的高大物体附近,不要靠近庞大的金属物体。


同时,应尽量降低重心,并减少人体与地面的接触面积。


②避大风


遇到大风时,应到附近比较坚固的房屋内躲避,最安全的地方是地下室。如在室外,要注意远离大树、电线杆、广告牌及围墙等容易被刮倒的物体。


如果遇到龙卷风,应迅速朝龙卷风移动方向的垂直方向跑动,在低洼地面、沟渠等地方躲避。


③避暴雨、避积水


遇有强降雨时,处于山区地带的群众应避开河谷出口地带,避开有滑坡和泥石流的风险地区;当城市发生内涝时,避开短时间内可能快速产生积水的地方,如立交桥下低洼地带、过街地下通道等。


④避冰雹


冰雹天气发生时,户外行人应立即到安全的地方暂避;驱赶家禽、牲畜进入有顶篷的场所,妥善保护易受冰雹袭击的汽车等室外物品或者设备。


?05?

来做题吧


(2011全国卷高考真题)一般情况下空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖面,高空自西向东的气流速度约20千米/时。据此完成下列各题。


1.此时甲乙丙三地的大气垂直状况相比较

A.甲地比乙地稳定 B.乙地对流最旺盛

C.乙地比丙地稳定 D.丙地最稳定


2.正午前后

A.甲地气温上升最快 B.乙地可能出现强对流天气

C.丙地刮起东北风 D.甲地出现强劲的偏南风


3.该区域可能位于

A.黄土高原 B.内蒙古高原

C.华北平原 D.东南丘陵



1.D

从大气垂直状况分析三地大气的稳定性。大气稳定度指近地层大气作垂直运动的强弱程度。从等温线分布来看,三地都是上冷下热,空气易出现对流运动。但对流的旺盛程度主要取决于相同高度范围内的温差大小,因甲地上空等温线密集,故温差最大,对流最旺盛。对于乙地和丙地,温差接近,大气的稳定性主要看空气密度,密度越大越稳定。根据“空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关”,因乙地有面积较大的湖泊,故空气中的水汽含量大,因此空气的密度乙地小于丙地,故相比之下,丙地大气更稳定。选D。


2.B

首先要抓住题目中的时间信息“正午前后”,与题图对应的“8时气温状况”,有一个时间差(4小时),材料中有一大气运动信息“高空自西向东的气流速度约20千米/小时”,读图发现,甲乙两地距离大约是80千米,甲处的气流状况经过4小时后刚好向西传递乙处。即图示8时气温分布整体沿横轴向东平移80千米。8时甲处对流最旺盛,4小时后乙地可能出现强对流天气。选B。


3.D

定位该地形区主要根据海拔,该区域海拔在200~500米之间,为丘陵,故为东南丘陵;黄土高原(海拔为1000~2000米)、内蒙古高原(海拔为1000~1500米)海拔都高于500米;华北平原海拔在200米以下。选D。



(2018年全国二卷高考真题)龙卷风是大气中强烈的漩涡现象,湿热气团强烈抬升,产生了携带正电荷的云团。一旦正电荷在云团局部大量集聚,吸引携带负电荷的地面大气急速上升,在地面就形成小范围的超强低气压,带动汇集的气流高速旋转,形成龙卷风。下图示意美国本土龙卷风发生频次的分布。在美国龙卷风多发区,活跃着“追风人”,他们寻找、追逐、拍摄龙卷风,为人们提供龙卷风的相关信息。



(1)读图,指出龙卷风多发区湿热气团的主要源地、抬升的原因,以及气流发生旋转的原因。(8分)

(2)分析美国中部平原在龙卷风形成过程中的作用。(6分)


(3)解释美国中部平原龙卷风春季高发的原因。(4分)


(4)说明龙卷风被人们高度关注的理由。(4分)


(1)主要源地:墨西哥湾。

抬升原因:与本来的冷干气流(气团)交汇,湿热空气抬升;(地处中低纬,太阳辐射较强)下垫面温度较高,(湿热)空气受热抬升;湿热空气抬升过程中,水汽凝结,释放热量,加热进一步抬升空气。

旋转原因:地转偏向力的作用。


(2)地势平坦,对气流旋转阻挡作用弱(摩擦力小),平原南北延伸,面积广大,利于南北向冷暖气团交汇。


(3)北美大陆春季中低纬升温快,南北温差加大,气压梯度大,冷暖空气交汇频繁、强烈。


(4)强烈的漩涡从地面至云端,壮观;历时短,局地性强,不易见到;破坏力大,对生命财产构成巨大威胁。


参考文献

郑永光, 陶祖钰, 俞小鼎. 强对流天气预报的一些基本问题[J]. 气象, 2017, 43(006):641-652.

孙继松, 陶祖钰. 强对流天气分析与预报中的若干基本问题[J]. 气象, 2012(02):38-47.

刘钊等.强对流 猛于虎.中国气象报.

http://www.qxkp.net/qxbk/qt/202103/t20210301_2784329.html

近期强对流天气为何频发?权威气候成因分析来了.

http://www.qxkp.net/zxfw/zxdt/202105/t20210518_3331839.html

(其他资料整理自中国气象科普网、中国气象报、科普中国)


*声明:图像素材均来源于网络,版权归原著所有,本号为整合发布。

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