前文說過,強對流天氣是風雨雷電雹等天氣的集合體,本文就來細擺一擺。
雷電
雷鳴電閃是強對流天氣最顯著和獨特的標志,雖然是聲光兩種現象,但卻是不可分割的一體,因此我們的神話中才有雷公電母出雙入對。
雷公電母(網圖侵刪)
關于起因簡言之,雷電的產生可分兩步走:
1、起電積累:積雨云中雨滴冰晶等各類降水粒子摩擦起電并正負分離;
2、至強放電:正負電積累足夠強,則其間空氣被會電擊穿,擊穿路徑就出現閃電。
由于閃電就是強大電流極高溫度,因此可以輻射出耀眼光芒,又因為閃電極快以微秒計,因此空氣爆速升溫膨脹擠壓就出現雷聲。
云之間放電為云間閃或稱云閃,云與大地之間放電為云地閃或稱地閃,云閃數量遠高于地閃,但造成人員傷亡和財產損失的主要是地閃。
小貼士:光速30萬公里每秒,而空氣中聲速只有約340米每秒,因此雷電到達觀察者的時間差乘以聲速得到的距離,就是一個很好的估算危險有多遠,危險是遠離還是逼近的好辦法了。
典型地閃(網圖侵刪)
暴雨
雨是由云滴碰并長大后上升氣流頂托不住而掉落形成,對流云氣流較強,因而雨滴也就可以大些。
各類降雨的云中,強對流的積雨云由于空氣垂直運動強烈,造就了更密集的大雨滴。因此雖然對流降雨時間可長可短雨量可大可小,但絕大多數暴雨卻是由強對流造成。強對流不僅僅造成震撼人心的瓢潑大雨,也更因為密集大雨滴對光線的削弱導致的“黑晝”現象而奪人心魄,絕非一般陰天可比。
暴雨黑晝(網圖侵刪)
來飛機上看看對流云降雨:
飛機上看遠方的雨(網圖侵刪)
冰雹
冰雹其實是降水的一種形式,但只有在強大的積雨云上升氣流中,冰雹才能長到很大,比如這些:
大冰雹(網圖侵刪)
新冠病毒狀大冰雹(網圖侵刪)
當然了,有的密集小冰雹震撼力也不弱,比如今年比較出名的:
云南文山冰雹河(網圖侵刪)
決定了冰雹長多大有多少的,主要是積雨云中的氣流強度和低于0℃的過冷水的多少。冰雹生長方式和過程并不唯一,學術界有不少看法。但不管哪一種,大體脫不了氣流形式、強度與冰雹生長之間的博弈。
冰雹形成示意圖(網圖侵刪)
狂風
我們說過強對流是垂直對流運動,雨是上升氣流形成的,而風就是下沉氣流造成的,下沉氣流到地面后會四散開去,于是你就感受到了突然而來的強風。下沉氣流初始是由降雨拖拽空氣產生的,但后來因為種種復雜的原因得以加速,就造成了所謂下擊暴流,除了龍卷,強對流大風中最極端的主要就是它造成。下擊暴流是飛機起降時的致命大敵,所以各位,雷雨天時航班延誤請給予更多的諒解。
下擊暴流造成了很多空難,但造成最大災難的下擊暴流事件,卻不是飛機,而是“東方之星”的沉沒,限于篇幅就不展開說了。
下擊暴流示意圖(網圖侵刪)
雨天飛機的起飛,左右兩道弧我不確定是下擊暴流形成還是飛機擾動而成
你希望自己在這架飛機上么?(網圖侵刪)
集群的雷雨云可以形成“颮線”,帶來更大范圍的強風,颮線中可以有下擊暴流,帶來大范圍強風中的局地極端強風。這類風災造成的傷亡很多,是我國強對流天氣災害中的重頭,距離我們最近的,就是4月30日南通大風。
2021年4月30日20時40分 南通颮線
(中央氣象臺 強天氣預報中心制圖)
下圖是昨晚的多條颮線,你怕了么?我很怕,就這些颮線中,出現了很多11-12級的大風點。萬幸,今早起來未聽到災難。
5月15日24時華中雷達拼圖可見多條颮線
雨化風
我曾多次提到這個詞,我用它或許在潛意識里借助了某些文學印象,但用在專業領域,大概是我首創。我向你保證這個概念在物理上沒有問題。
讓我們從雨幡現象說起
雨幡
雨幡就是雨在下降過程中的軌跡,當這雨在半空中蒸發光時,軌跡未能接地,于是就像空中掛著的幡旗了,遂得名。雨蒸發帶來的主要影響,就是使得空氣失去潛熱而變冷,熱升冷降,落地為風。因此當你看到各類雨幡時,你留意一下,是不是有一陣突然起來的風?既然核心作用是蒸發,自然越干燥的天氣越容易出現,因而在我國北方或者高原地區非常常見。另外,本質上,下擊暴流有類似的原理。
積雨云的雨化風自然就強烈的多(網圖侵刪)
龍卷
龍卷理應要壓軸出場,眾多強對流天氣中,最暴烈、殺傷力最大、視覺沖擊最強的就是它,但它的個頭可能又是最小的,一般而言直徑只有幾十米到幾百米。我國最近期的,就是5月14日晚間蘇州龍卷和武漢龍卷了。
5月14日蘇州龍卷(網圖侵刪)
龍卷的形成很復雜,也并非一種方式,而且尚未研究透徹,但我可以簡單用一句話來概括:不同地方的風速差產生了豎立的旋轉氣柱,并在某種有利條件下維持或加強。
無中生有與從天而降
這是我借用來形容強對流大風與冷空氣、臺風等大范圍大風的本質區別的詞。如果說臺風從海上,冷空氣自西伯利亞長途跋涉而來,那么積雨云通常自一片晴空中出生,堪稱無中生有;冷空氣和臺風可以說是水平方向而來,而上述各類強對流大風究其根源卻是因降雨而起,堪稱從天而降了。
沙塵暴
既然強對流可以產生大風,那么產生沙塵暴也就是情理之中的事情了。只不過,不同于春季大范圍的沙塵暴,夏季強對流天氣引起的一般范圍很小,消失很快,不太為人所知。比如內蒙古的強對流沙塵暴,大部分原地自生自滅了,很少影響到華北和西北各省,其實并不鮮見,但你可能并不知道。圖暫時找不到合適的,以后遇到咱們再說,它最容易出沙墻。
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