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      揭秘強對流家族成員的“暴脾氣”

      發布時間:2024年04月12日 來源:中國氣象報社

      風雨雷——強對流組團揭秘

      強對流天氣在四季都可能出現,春夏季最為頻發。從地域上來看,強對流天氣并非南方地區的“專利”;從時節上分析,南方往往比北方出現得早。強對流天氣來勢洶洶,去勢匆匆,被認為是“急性子”,其生命周期短暫并帶有明顯的突發性,通常為一小時至十幾小時,最短僅有幾分鐘至一小時。強對流天氣突發性強、破壞力大,是我國氣象防災減災的重中之重。

      隨著夏季到來,我國受冷空氣影響減弱,暖濕氣流不斷增強,可以北上至更北的地方。因此,長江流域一帶、華北和東北,都會成為強對流天氣頻發區域。

      那么,究竟什么是強對流天氣?在氣象學上,它是指由深厚濕對流產生的劇烈、破壞力強的災害性天氣,為雷電、強降水、冰雹、大風、龍卷風等任意一種或者其中幾種天氣。

      說起深厚濕對流,就是空氣強烈的垂直運動而導致的天氣系統,表現為對流云系或孤立對流云,在氣象學上屬于中小尺度天氣系統,被列為僅次于熱帶氣旋、洪澇之后的第三位具有殺傷力的災害性天氣。

      夏季常發生的雷雨,就是深厚濕對流產生的一種天氣。夏季午后,地表受炙烤,不斷吸收太陽短波輻射,溫度上升。地表主要通過熱傳導將貼地層空氣加熱,然后低層熱空氣通過浮力機制發生暖上升和冷下沉補償的對流機制,再加上湍流(可以理解為亂流)混合的機制逐漸加熱上層的大氣。這樣,一方面低空的空氣溫度升高時就具有了一定的熱能,另一方面溫度越高的空氣具有越高的“儲水”能力,即能容納更多的由江河湖海蒸發而來的水汽,從而將水的潛熱能也儲存在低空大氣中。當低空大氣的這些總能量高于高空大氣時,大氣就會處于不穩定的狀態,也就是所謂的“上冷下暖”大氣層結,一旦某種空氣運動機制將低空大氣抬升到某個高度時,它儲存的這些能量就會被釋放出來并爆發性地增強原有的上升運動,進而形成深厚的強對流天氣系統。當濕空氣上升時,由于高空氣壓低、空氣稀薄,就會發生膨脹冷卻,氣溫下降,水汽就會凝結、凍結或凝華成水滴、冰晶、雪花和冰雹等降水粒子。當上升氣流托不住長大的降水粒子時,這些粒子就會落下,可能又被更強烈的上升氣流再次攜升。如此反復,小粒子就會長成大粒子,直至上升氣流再也無力支持其重量時,最后變為大雨或冰雹。越多的水汽參與越強烈的上升運動,就會有越多和越大的降水粒子形成,這也解釋了夏季雷雨與春季連陰雨的不同之處。

      當然,各類強對流天氣形成的物理過程各異。強對流天氣是以大尺度天氣系統為背景,大尺度天氣系統影響或決定著中小尺度天氣系統的生成、發展和移動過程。例如,梅雨期間,大范圍的冷暖空氣交匯形成梅雨鋒雨帶,如果配合上地形等有利條件就會在局部地區產生暴雨。另外,強對流天氣與下墊面的動力和熱力作用的影響也有很大關系。

      強對流天氣常導致多種災害,會造成房屋倒塌、農作物損毀、交通中斷、人員傷亡等。遇到強對流天氣,最好減少戶外活動,盡量在室內避險。在多雨季節,要密切關注當地氣象部門的短時臨近預報,一旦收到強對流天氣預警,立即采取相應措施,盡快撤離至安全區域并采取防護措施。(王婉)

      雷暴。圖片來源:世界氣象組織

      “峽谷風”——強對流“效應”破解

      時下,季節更替,強對流天氣開始頻發,與之相伴,狹管效應、列車效應等詞亦逐漸進入公眾視野。那么,強對流天氣中的這些效應具體指的是什么?它們又有哪些威力?

      所謂狹管效應,也叫峽谷效應。從“峽谷”的字面意義上看,峽谷里的風常常比平原上的風更為猛烈,氣流由開闊地帶進入狹窄地形,通道變小,空氣流通速度加快,風力會驟然增大。這種地形對氣流的影響被稱為狹管效應,也叫“峽谷風”。

      我國蘭新鐵路新疆境內有一個著名的“百里風區”,全年8級以上大風天數在160天以上,一個重要的原因就是其北部有一條狹長的南北向山溝。從北方入侵的冷空氣通過山溝時,急速聚集成密度很大的氣流,一旦出了山溝又驟變為強大的扇形噴射,形成偏北大風,風力之大,甚至可以吹翻火車車廂。這正是上文提到的狹管效應。

      如今,隨著城市化進程加快,高樓林立已成為各大城市的“標配”。然而,城市中的高大建筑物之間也會產生狹管效應??梢?,狹管效應并不僅僅是“百里風區”的“特產”,在現代城市的高層建筑中也比較多發。

      設想在刮大風的時候,走在兩幢高樓之間,往往會感覺到某個局部區域的風突然變得很大;或者身處家中,打開南北或東西兩側門窗通風時,也會感覺家中某個區域的風很大。

      在高大的建筑之間,會因狹管效應發生局地強風現象。高層建筑物越多、體積越大、間距越近,出現狹管效應的可能性就越大。在城市高樓間的狹窄地帶,風力一般較強,一些樓間窄地的瞬間風力常常超過七級,以至于行駛的汽車都會打晃。城市里的“峽谷風”是各大城市面臨的新問題,高樓林立造成的狹管效應會加重風災的影響,有關國際組織已將其列入大城市面臨的二十種新的城市災害。

      另一個名詞列車效應,首先會令人聯想到火車。沒錯,其確實和火車產生的效應有著相似之處。

      想象一下,如果一個人站在鐵道旁邊,一列火車經過時,會有什么感受?

      火車有很多節車廂,當其經過時,多節車廂一節一節經過,而此時站在鐵道旁的人會不斷地感受到火車帶來的巨大沖力。

      這就如同排列成串的對流云降水,每一個對流云(被稱為對流單體)都會產生短時強降水,而當多個對流云團依次經過某地時,其所產生的降水量累積起來,就會導致大暴雨甚至特大暴雨,這樣的現象在氣象學上被稱為列車效應。

      與穩定云團帶來的降水不同,列車效應下的短時強降水更容易累積產生暴雨或大暴雨,而這也使列車效應成為短時強降水與暴雨之間重要的聯系橋梁。從暴雨和短時強降水之間的區別看,短時強降水強調的是強度,暴雨則強調累計降水量。短時強降水不一定形成暴雨,但列車效應下的短時強降水往往導致暴雨,甚至特大暴雨。

      無論是狹管效應還是列車效應,它們都和強對流天氣有著緊密的聯系,而且都可能引發災害。為此,氣象專家提醒,為了避免狹管效應,在大風來臨時,公眾應盡量避開高樓之間的狹長通道,以防突然加強的氣流造成人員傷亡。當雷雨大風等強對流天氣來襲時,尤其是住在高層的住戶一定要關閉所有門窗,以防門窗被風吹倒砸傷人。而如果在短時強降水等強對流天氣中遭遇列車效應,公眾應警惕降水、風雹等天氣的疊加影響,盡量減少外出,躲在安全區域。(宛霞)

      “閃現身“——強對流天氣因何起

      強對流天氣是一類在垂直方向有強烈的空氣垂直對流運動的云造成的天氣現象的總稱,它以雷電、強降水、冰雹、大風、龍卷風等任意一種或者其中幾種天氣形式出現,常見而多變,會給人們的生產生活造成嚴重影響。在我國,強對流天氣一般在春季和夏季多發,這主要源于春季和夏季特定的氣候條件。此時,空氣濕潤,大氣中的水汽含量較高,為強對流天氣的形成提供了物質基礎。

      同時,春季和夏季的氣流抬升運動也為強對流天氣發生提供了動力支撐。究其原因,一是冷暖空氣交匯,發生動力抬升使得大氣中的水汽得以凝結釋放潛熱;二是太陽輻射加熱地面,使低層大氣形成下熱上冷的不穩定狀態,發生熱力抬升。這都為強對流天氣的發生提供了“閃現”的動力。

      值得注意的是,雖然強對流天氣在春季和夏季多發,但并不意味著其他季節就不會發生。實際上,只要滿足相應的氣象條件,強對流天氣在任何季節都有可能發生。例如,在冬季,雖然冷空氣占據主導地位,但在某些特殊情況下,如暖濕氣流突然增強或在地形抬升等因素的作用下,也可能出現強對流天氣,如“雷打雪”現象。

      我國地域遼闊,因此強對流天氣的出現頻率和持續時間在南方與北方之間存在顯著差異,整體表現為南方要比北方來得早。

      4月前后,冷暖空氣交匯頻繁,尤其是在江南及華南地區,冷空氣與來自南海的暖濕氣流形成對峙,導致強對流天氣的發生。進入夏季,冷空氣勢力減弱,暖濕氣流更為強勢,強對流天氣的頻發區域將北移至長江流域、華北和東北等地。

      那么,強對流天氣家族的出場和地理環境有關嗎?

      我國的地形地貌特點顯著影響著強對流天氣的分布和特性。一般來說,低緯度地區多于中緯度地區。這是由于低緯度地區終年高溫、多雨,而中緯度地區夏半年,近地層大氣溫度和濕度上升,增加了大氣層結的不穩定性,進而引發對流活動。相同緯度的地區,山地的強對流天氣多于平原地區。這是由于山地和丘陵等地形條件容易導致大氣不穩定,空氣容易抬升形成對流。

      根據氣象觀測數據的統計結果,青藏高原地區是我國冰雹發生概率最高的地方。這是因為冰雹的形成與地形密切相關,特別是在地勢較高的區域,對流云中的冰相粒子更容易受重力作用而降落到地面。

      近年來,龍卷風逐漸進入公眾視野,易發生在雷暴天氣頻發的低海拔地區。龍卷風的形成與強雷暴云中強烈的升降氣流有著密切的關系,當這些氣流之間產生強烈的切變時,就會形成強烈渦旋。而這種渦旋在地形平坦、不易受到干擾的平原地區,如我國的長江流域以及美國的中西部地區,更容易持續發展并演變成龍卷風。(李倩)

      龍卷風。圖片來源:世界氣象組織

      “防御術”——科學應對強對流天氣

      試想這樣一個場景:剛出門時晴空萬里,一會兒雷暴與大風齊發,一瞬間電閃雷鳴,雨水如注,站在瞬間成河的街道上,腳邊下水道旁的雨水此時已如同一個強漩渦……這時我們該如何應對?這是遇到強對流天氣的情景假設,也是隨時可能發生的現實,如果強對流天氣發生,如何快速應對以保護自身安全?

      雷雨大風、龍卷風、冰雹等強對流天氣具有發生突然、移動迅速、范圍小、破壞力強等特點。來去匆匆又“暴烈”的強對流天氣確實難防,但是做好以下這兩點,還是能把災害發生風險降低的。

      首先,掌握天氣信息、了解強對流天氣的發生時間,做到“預防有數”。強對流天氣多發于春季和夏季,我國幅員遼闊,從2月開始,強對流天氣通常自南向北發生,4月后,北方也開始有強對流天氣發生。知曉強對流高發、頻發的時間和地點,關鍵時節提前關注天氣預報、預警和預警信號等信息。目前,中央氣象臺在強對流天氣發生前期會發出預警,國家級強對流天氣預警標準自低至高分為藍色、黃色、橙色三級。預警級別根據雷暴大風和冰雹的級別、短時強降水強度確定,預警發出的判別時間和空間尺度為:預計未來24小時3個及以上相鄰?。▍^、市)部分地區將出現強對流天氣。

      除了通過預警和預警信號等預判強對流天氣發生時間及強度外,還可以通過學習看雷達回波圖來掌握強對流發生趨勢。中央氣象臺官方網站每日發布實況天氣,其中就有雷達回波圖。雷達回波圖中的顏色根據回波強度大小依次從藍到紫標記,通過不同顏色的回波及其移動方向,就可以判斷出降雨強度、范圍和趨勢。因此,雷達圖上某區域出現紅色、紫色回波時,此地可能出現強對流天氣,若紅色、紫色回波向著自身所在的方向移動,就需警惕起來。

      回到本文開頭,在戶外街道遇到強降水時,我們該如何應對?首先要遠離漩渦和井蓋、下水道等地;其次要避開“狹管效應”,遠離高層建筑之間的狹長通道。如果此時還伴有冰雹出現,則應尋找遮擋物,迅速進入室內或到堅固的遮擋物下躲避;如沒有合適的遮擋物,那么背著風蹲下,雙手抱頭,保護頭部、胸與腹部不受到襲擊,并注意遠離窗戶等玻璃制品。

      如果是在開車時遇到強對流天氣,又該怎么辦?遇到短時強降水天氣,行車不進隧道,遇到涵洞、隧道、低洼地及立交橋下等不明積水路段應繞行。遇到龍卷風,此時若待在車里,要開車向相反方向躲避;或立即離開汽車,到低洼地躲避。如果是在家中遭遇強對流天氣,務必遠離門、窗和房屋的外圍墻壁,躲到與大風移動方向相反的墻壁或小房間內抱頭蹲下,地下室或半地下室是躲避大風最安全的地方。若有雷雨,嚴禁使用與太陽能熱水器連通的取水裝置,不要靠近樹木、金屬門窗等。(劉蕊)

      (責任編輯:閆泓)

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