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說一說強(qiáng)對(duì)流的七十二般變化

饒?jiān)苹?
饒?jiān)苹ǎ瑲庀髮I(yè)副研級(jí)高級(jí)工程師,擅長撰寫氣象類科普文章。
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說強(qiáng)對(duì)流,其實(shí)離不開能量交換和能量守恒定律。

強(qiáng)對(duì)流是發(fā)生在近地面層大氣能量場(chǎng)中的能量交換

強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的基地:對(duì)流層,大氣能量場(chǎng)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(zāi)力極強(qiáng)。

**強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的過程剪輯:**當(dāng)太陽炙烤大地,地面收到的太陽短波輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)自地面?zhèn)鲗?dǎo)給地面空氣,地面空氣受熱上升,周邊冷空氣自然下沉補(bǔ)充,便形成了空氣的對(duì)流。這種對(duì)流往往發(fā)展很快,有時(shí)候也會(huì)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(qiáng),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(tuán)。這是悄然在對(duì)流層底層發(fā)生的事情。

對(duì)流層隨著高度增加氣溫越低,對(duì)流層這種“上冷下暖”的大氣層結(jié)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(huì)產(chǎn)生劇烈的、迅猛的、復(fù)雜的、爆發(fā)力極強(qiáng)的能量交換,形成雷暴云。

**雷暴云:**在不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、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(shí)間通常為一小時(shí)至十幾小時(shí),最短僅有幾分鐘至一小時(shí),屬于小尺度天氣系統(tǒng)。但其能量之強(qiáng),不亞于“人天大戰(zhàn)”。

**強(qiáng)對(duì)流遵守的能量守恒定律:**能量不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體,而能量的總量保持不變。強(qiáng)對(duì)流天氣過程中,雷暴云迅猛發(fā)展的結(jié)果,是將極其強(qiáng)烈的不穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)化成大風(fēng)、雷暴、強(qiáng)降水、冰雹、龍卷風(fēng)等天氣現(xiàn)象,發(fā)生時(shí)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(fēng)歇,天氣之間才恢復(fù)清明。

**大風(fēng):**雷暴或颮線過境時(shí),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(fēng)。氣象學(xué)根據(jù)風(fēng)對(duì)地上物體所引起的現(xiàn)象,把風(fēng)分成18級(jí),以風(fēng)力等級(jí)0~17級(jí)表示風(fēng)力大小。8級(jí)風(fēng)稱為大風(fēng),風(fēng)速17.2-20.7m/s。大風(fēng)已具備致災(zāi)性強(qiáng),陸地上樹枝折斷,迎風(fēng)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(jí)烈風(fēng)(20.8-24.4m/s);10級(jí)狂風(fēng)(24.5-28.4m/s);11級(jí)暴風(fēng)(28.5-32.6m/s);12級(jí)颶風(fēng)(32.6-36.9m/s);13級(jí):臺(tái)風(fēng)(37.0-41.4m/s);14、15級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(41.5-50.9m/s);16、17級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(51.0-56.1m/s及以上)。一般來說,12級(jí)風(fēng)及以上等級(jí)風(fēng)陸地罕見。而風(fēng)力風(fēng)速越大,致災(zāi)能力越強(qiáng)。

**暴雨:**我國氣象上按降水強(qiáng)度大小將暴雨分為三個(gè)等級(jí),24小時(shí)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(huì)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(dá)數(shù)百千米。閃電的電壓高達(dá)1億到10億伏特。最大電流可達(dá)30萬安培,平均電流有3萬安培。一個(gè)中等強(qiáng)度的雷暴功率達(dá)到1000萬瓦特,相當(dāng)于一個(gè)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(dá)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(shí)間較短,但來勢(shì)猛、強(qiáng)度大。

雹災(zāi)是我國嚴(yán)重的自然災(zāi)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(qiáng)大的殺傷力。

**龍卷風(fēng):**極強(qiáng)對(duì)流的產(chǎn)物,風(fēng)速數(shù)倍于強(qiáng)臺(tái)風(fēng),可達(dá)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(dá)到1公里;龍卷風(fēng)的空中直徑可達(dá)數(shù)千米。持續(xù)時(shí)間短暫,通常在1小時(shí)內(nèi),最多數(shù)個(gè)小時(shí)。