第一章 雷暴的基本概念

防雷工程师培训资料第一部分 雷电基础知识雷电是雷雨云之间或在云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电的先决条件。

那么雷雨云是怎样形成的？一、雷雨云的形成（一）雷雨云的宏观结构雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。

发展完整的对流云，其生命史可以分为以下三个阶段：1．形成阶段：这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。

云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。

这样的云我们在盛夏常常看到。

在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。

上升气流的垂直廓线呈抛物线型。

在形成阶段，一般不会产生雷电。

2．成熟阶段：从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动和降水，这是成熟阶段的征象。

在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。

上升气流通常在云的移动方向的前部。

往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。

上升气流一般在云的中、上部达到最大值，可以超过25—30米／秒(见图1)。

3、消散阶段：一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就进入了消散阶段。

这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。

云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。

（二）雷雨云的微物理结构：一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度(约l万米以上)，而云底部的温度却在10℃以上。

由于云体在垂直方向上跨过了这么宽的温度范围，因而云中水汽凝结物的相态就很不一样。

在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等(见图2)。

我们把雷雨云按温度高低来分层，便可以看：在温度高于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴(包括云滴)，在温度0至－8℃的云层中，即有较多的过冷却水滴(温度低于0℃的水滴)，也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，由于过冷却水滴自然冻结的概率大为增加，云中冰晶的天然成冰核作用更为显著，故云中基本上都是雪晶和冰晶了。

在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间由于大小不同而发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和图1 一块雷雨云的气流结构示意图图2 一块雷雨云的微物理结构示意图电、声碰撞过程。

第一部分雷电的基础知识一、雷电灾害的严重性雷电发生时，伴随着电闪和雷鸣，雷霆万钧、令人生畏。

在全球范围内，雷电发生的频率是很高的，每秒钟就有上百次雷电；每天约有800多万次雷电；一年中平均发生30多亿次雷电。

实际上，对于我们每个人来讲遭受雷击的概率极少，但碰到雷电这种天气现象的情况是很多的，因雷击而死亡的人数全球每年可达上万人。

在雷鸣电闪的时候，它所产生的冲击波和火光以及雷电电流，常会导致建筑物倒塌、引发火灾以及造成电力、通信和计算机系统的瘫痪事故，给国民经济和人民生命财产带来巨大的损失。

在20世纪末，联合国组织的国际减灾十年活动中，把雷电灾害列为最严重的十大自然灾害之一。

美国将雷电列为排名第二的天气杀手。

二、雷电的产生雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。

雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。

积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。

冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。

云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。

因此，云的上、下部之间形成一个电位差。

当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。

闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。

闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。

一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。

放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。

在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

三、雷电危害方式雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。

现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。

以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。

防雷技术基础知识第一章雷电基本理论人们通过模拟地球原始大气在密室中进行放电的实验，结果由无机物合成了11种氨基酸。

这些物质的出现，是生命起源的基础，因此，一些生命起源学说认为，是雷电孕育了地球上的生命。

同理，地球上空有一层电离层，它是由带正电荷的粒子组成，该电离层起着防止太阳和宇宙空间各种有杀害生命作用的射线进入地面，保护地球上的生命，如果没有这电离层，即使地球上本来已经有的生命，也会被来自太空的各种射线杀死，地球不可能出现现在的繁荣和文明。

但是电离层的正电荷以平均约1800A的电流强度向大地放电，可想而知，如果得不到补充，电离层的电荷恨快便会放尽。

由于雷电不断补充电离层放电失去的电荷，保持电离层总电荷量大体平衡，使这层生命的保护屏障得以保存，使地球上的生命不致被宇宙射线灭绝。

因此，可以说，是雷电促使地球成为文明的星球。

从这个角度来讲，人类有今天的文明应该感谢雷电。

由于雷击会给人类带来灾害，因此，人类很早就与雷害进行斗争。

其中取得卓越成就的有18世纪中叶著名科学家富兰克林（Franklin）M·B·罗蒙诺索夫（JIOMOHOCOB），L·B·黎赫曼（PHXMAH）。

他们通过大量实验建立了雷电学说，认为雷击是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象；并且创立了避雷理论，发明了避雷针。

我国古籍中，有关雷电理论和避雷实践的记载十分丰富。

例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。

”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000多年。

在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。

南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。

”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。

”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。

雷暴的种类及活动雷暴现象是指由于大气中存在一定电荷分布不均匀所引起的电荷失衡而发生的一系列电现象，通常是在云和地面之间产生的强烈放电。

随着人们对天气现象的研究，越来越多的人对雷暴现象产生了浓厚的兴趣。

本文将介绍雷暴的种类及其活动。

雷暴的种类1.水平雷暴水平雷暴是指在云层之间发生的放电活动。

这种形式的雷暴通常发生在高空，而且它会持续很长时间。

2.地面雷暴地面雷暴是指云与地面之间的放电活动。

这种形式的雷暴通常发生在地面附近，而且它持续时间相对较短。

3.暴跳雷暴暴跳雷暴是指云层之间快速来回阳极和阴极的放电活动。

这种形式的雷暴通常是非常短暂的，但它的电荷和能量非常庞大。

4.气象雷暴气象雷暴是由于冷暖空气交界处发生的放电活动。

这种形式的雷暴通常会发生在夏季或秋季的下午，而且它的气象条件非常特殊。

雷暴的活动1.闪电闪电是一种在大气中产生的极强电流放电现象。

闪电是由于云和地面之间的电荷失衡而形成的，同时，闪电也可能在云层之间发生。

2.雷声雷声是闪电放电后产生的声音。

这种声音通常可以听到，因为它的声波能够在较远的距离传播。

雷声与闪电的距离成正比，因此如果你听到雷声，说明你离雷暴并不遥远。

3.冰雹冰雹是一种由于急剧上升的气流，使云中的小水滴在云中冻结成冰球而形成的降雨。

在雷暴中，冰雹通常是伴随着强风和雨的，对于种植业和农业来说是一种危害。

4.雷暴电位雷暴电位是一种用于测量大气和地面电位的仪器。

它能够测量超过地球表面的电位变化，例如云层和地球之间的电位。

雷暴电位对于了解气象現像以及对大气和地面电位的控制非常重要。

起来，雷暴是一种非常特殊的气象现象，它是由于大气中存在电荷分布不均匀而产生的。

雷暴分为水平雷暴、地面雷暴、暴跳雷暴、气象雷暴等种类。

闪电、雷声、冰雹、雷暴电位都是雷暴的活动。

对于我们来说，了解雷暴的种类及其活动是很重要的，因为它们可能会对我们的生活产生直接或间接的影响。

什么是雷暴天气1. 关于雷暴天气雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。

它必定产生在强烈的积雨云中，因此场伴有强烈的阵雨或暴雨，有时伴有冰雹和龙卷。

形成雷暴的积雨云发展旺盛，云的上部常有冰晶。

冰晶的凇附、水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。

云中电荷的分布很复杂，但总的说来，云的上部以正电荷为主，云的中、下部以负电荷为主，云的下部前方的强烈上升气流中还有一范围小的正电区。

因此，云的上、下之间形成一个电位差，当电位差大到一定程度后，就产生放电，这就是平常所见得闪电现象，放电过程中，闪道中的温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

当云层很低时，有时可形成云地间放电，这就是雷击。

因此，雷暴是大气不稳定状况的产物，是积雨云及其伴生的各种强烈天气的总称。

雷暴的持续时间一般较短，单个雷暴的生命史一般不超过2小时。

我国雷暴是南方多于北方，山区多于平原。

多出现在夏季和秋季，冬季只在我国南方偶有出现。

雷暴出现的时间多在下午。

夜间因云顶辐射冷却，使云层内的温度层结变得不稳定，也可引起雷暴，称为夜雷暴。

2. 什么是雷暴天气雷暴（Thunderstorms）是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。

它必定产生在强烈的积雨云中，因此常伴有强烈的阵雨或暴雨，有时伴有冰雹和龙卷风，属强对流天气系统。

形成雷暴的积雨云发展旺盛，云的上部常有冰晶。

冰晶的凇附、水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。

云中电荷的分布很复杂，但总的说来，云的上部以正电荷为主，云的中、下部以负电荷为主，云的下部前方的强烈上升气流中还有一范围小的正电区。

因此，云的上、下之间形成一个电位差，当电位差大到一定程度后，就产生放电，这就是平常所见得闪电现象，放电过程中，闪道中的温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

当云层很低时，有时可形成云地间放电，这就是雷击。

因此，雷暴是大气不稳定状况的产物，是积雨云及其伴生的各种强烈天气的总称。