天气学基础课件——对流性天气过程

本章重点：
• 雷暴系统的结构特征和活动规律 • 强雷暴云发生发展有利条件 • 雷暴和冰雹天气过程的诊断分析和 预报思路
本章难点：
• 强雷暴云结构特征 • 对流天气预报的物理基础
➢概 述 ➢雷暴的结构及雷暴天气的成因 ➢中小尺度天气系统 ➢对流性天气预报的物理基础 ➢对流性天气的预报方法
概述
对流性天气：由大气中的对流不稳定层结造 成的，并伴有阵雨、大风、冰雹、龙卷等天 气现象。
4 压、温、湿的变化
由于下沉气流中水滴蒸发，使下沉气流 几乎保持饱和状态，因此在雷暴云下形成一 个近乎饱和的冷空气堆，因其密度较大所以 气压较高，这个高压叫“雷暴高压”。当雷 暴云向前移动时，云下的雷暴高压也随之向 前移动，使得测站气压先下降、后上升，温 度下降（冷空气堆），相对湿度上升，绝对 湿度下降（与温度有关，近与饱和）。
对流性天气的特征： ㈠ 对流性天气都是对流旺盛的积雨云（cb）
的产物 ㈡ 对流性天气具有范围小，发展快的特点。 ㈢ 对流性天气发展剧烈，易形成灾害。
雷暴：积雨云中所发生的雷电交作的激 烈放电现象，同时指产生这种天气现象的天 气系统。雷暴是由旺盛积雨云所引起的伴有 闪电、雷鸣和强阵雨的局地风暴。
没有降水的闪电、雷鸣现象，称干雷暴 雷暴过境时，气象要素和天气现象会发 生剧烈变化，如气压猛升，风向急转，风速 大增，气温突降，随后倾盆大雨。强烈的雷 暴甚至带来冰雹、龙卷等严重灾害。
三、一般雷暴天气的成因
1、雷电 雷电是由积雨云中冰晶“温差起电”以及
其它起电作用所造成的云与地之间或云与云 之间的放电现象。一般当云顶发展到-20℃等 温线高度以上时，云中便有了足够多的冰晶， 因此，就会出现闪电和雷鸣。所以，第一次 闻雷表明云顶已达-20℃等温线高度附近。
2、 阵雨 在雷暴云中上升气流最强区附近，一般
雷暴云：指产生雷暴的积雨云（cb）。 一般雷暴：通常把只伴有阵雨的雷暴称
为“一般雷暴”。 强雷暴：伴有雷雨、大风、冰雹、龙卷
等严重的灾害性天气现象之一 的雷暴称为强雷暴。
积雨云
鬃积雨云
§8.1 雷暴的结构及雷 暴天气的成因
一般雷暴的结构 雷暴群或带 一般雷暴天气的成因 “稳定状态”的强雷暴的结 构 强雷暴天气的成因
二、雷暴群或带
１．含义：有许多雷暴单体随机聚集成群 或带（各单体处于不同阶段），每个单体 都具有独立的云内环流，都经历发展阶段、 成熟阶段和消散阶段，并处于不断新生和 消失的新陈代谢过程中。
2．生命史：几个小时。
3. 水平尺度：可达几百公里。
4．每个单体处于不同的发展阶段。
一个典型的多单体雷暴群的平面图
在弱的垂直风切变中 的孤立雷暴模型
四、“稳定状态”的强雷暴的结构
强雷暴：是指伴有大风、冰雹、龙卷等严重 灾害性天气现象的雷暴。 飑暴：以强烈阵风为主的强雷暴 雹暴：以严重降雹为主的强雷暴 生命史：较长，几小时--十几小时在强垂直 切变环境下发展起来的
超级单体风暴、多单体风暴、龙卷风暴、飑 线是常见的强风暴
有一大水滴累积区，当累积量超过上升气流 承托能力时，便开始降雨。由于累积区中的 水倾盆而下，因而造成阵雨或暴雨。阵雨持 续时间为几分钟到一小时不等，视雷暴云的 强弱及含水量多少而定。
3 阵风
在雷暴云的成熟阶段，云中产生的下 沉气流冲到地表面向四周散开造成阵风。 阵风发生前风力较弱，多偏南风。阵风发 生时，风向常呈气旋式旋转，然后又呈反 气旋式旋转。移动缓慢的雷暴，云下的流 出气流几乎是径向（即向四面八方铺开） 的。然而多数情况下，在雷暴移向的下风 方的风速要大于上风方。
具有以下共同特征： 有一支倾斜的上升气流； 有一支下沉气流从中层进入风暴，从低 层流出，下沉气流与入流气流辐合，使 上升运动更强； 上升气流和下沉气流构成不对称环流和 天气系统。
wk.baidu.com
强雷暴与一般雷暴的主要区别：
① 特定环流场，强的垂直切变和强的不稳定。 ② 特定的铅直环流稳定状态：当强雷暴发展 到一定阶段时，会出现一个可以维持数小时之 久的近乎稳定的 较强较大，以及高度有组 织 和不对称垂直环流。
一、一般雷暴的结构
雷暴云：指产生雷暴的积雨云（Cb）。一个 雷暴云叫做一个雷暴单体，其水平尺度约十 几公里。每个雷暴单体的生命史大致可分为 发展、成熟和消散三个阶段，每个阶段持续 十几分钟到半个小时左右。
在不同的阶段中雷暴云的结构有不同的特征 ① 积云阶段（发展阶段）：上升气流贯穿 于整个云体 。
暴雨、冰雹、龙卷、雷暴大风等 中尺度强风暴天气能形成严重自然 灾害，给国民经济建设和军事活动 带来重大损失。世界各国频数较高 的自然灾害是气象原因造成的，而 由中尺度天气造成的重大灾害占有 很大比例。
几个例子
1）1962年6月8日，在山东、江苏、安徽等省范围内有二 三十个县下了大冰雹。 2）1974年6月17日在北起山东半岛，经山东、江苏、安 徽等省，南至浙北、赣北及鄂东等广大地区上，自北向 南先后发生了8－12级大风或冰雹等严重灾害天气。 3）2005年4月8日中午至傍晚，四川、重庆25个县市出现 强对流天气，导致大风、暴雨、冰雹等灾害，造成至少 18人死亡，直接经济损失超过1.4亿元 4）1974年4月3日晚至4日有100多个龙卷袭击了美国12个 州及加拿大部分地区。
第八章 对流性天气过程
在暖季，当大气层结处于不稳定状态、空 中有充沛水汽、并有足够对流冲击力的条件下， 大气中对流运动得到强劲发展，其所形成的天 气系统称对流性天气系统，如雷暴、龙卷、飑 线、冰雹等。这些天气系统不仅尺度小、生命 期短，而且气象要素水平梯度很大、天气现象 剧烈，具有很大破坏力，往往是一种灾害性天 气系统。
② 成熟阶段 ：开始产生降水，并且由于降 水物的拖曳作用产生下沉气流。但在下沉气 流的上方，上升气流仍贯穿云体。
③ 消散阶段： 下沉气流占据了云体的主要 部分。
成熟期 积云期
雷雨胞生命史，显示胞内垂 消散期 直气流和凝结物的分布
降水分布：云中物态特征 0℃等温线至20℃等温线之间的区域主要由过冷水滴、 雪花、及冰晶组成，而冰晶是从-10℃附近 开始出现，并随高度逐渐增多。到冻结高 度，云顶突然向上发展，至对流层顶附近 后形成云砧。