[科普中國]-雷暴

簡介

雷暴常出現(xiàn)在春夏之交或炎熱的夏天，大氣中的層結(jié)處于不穩(wěn)定時容易產(chǎn)生強烈的對流，云與云、云與地面之間電位差達到一定程度后就要發(fā)生放電，有時雷聲隆隆、耀眼的閃電劃破天空，常伴有大風(fēng)、陣性降雨或冰雹，雷暴天氣總是與發(fā)展強盛的積雨云聯(lián)系在一起。在天氣預(yù)報中，人們常常說雷雨大風(fēng)等強對流天氣，就是指伴有強風(fēng)或冰雹這種雷暴天氣。

由于雷暴的發(fā)生發(fā)展與積雨云聯(lián)系在一起，從雷暴云的出現(xiàn)到消失，它有很強的局地性和突發(fā)性，水平范圍只有幾公里或十幾公里，在時間尺度上也僅有2-3小時，因此，這種中小尺度天氣系統(tǒng)在預(yù)報上有一定的難度。

強雷暴是一種災(zāi)害性天氣，雷電會引起雷擊火險，大風(fēng)刮倒房屋，拔起大樹，果木蔬菜等農(nóng)作物遭冰雹襲擊后損失嚴重，甚至顆粒無收，有時局地暴雨還引起山洪爆發(fā)、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。2

形成過程形成雷暴的積雨云發(fā)展旺盛，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附、水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布很復(fù)雜，但總的說來，云的上部以正電荷為主，云的中、下部以負電荷為主，云的下部前方的強烈上升氣流中還有一范圍小的正電區(qū)。因此，云的上、下之間形成一個電位差，當(dāng)電位差大到一定程度后，就產(chǎn)生放電，這就是平常所見得閃電現(xiàn)象，放電過程中，閃道中的溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)致強烈的雷鳴。當(dāng)云層很低時，有時可形成云地間放電，這就是雷擊。因此，雷暴是大氣不穩(wěn)定狀況的產(chǎn)物，是積雨云及其伴生的各種強烈天氣的總稱。

雷暴的持續(xù)時間一般較短，單個雷暴的生命史一般不超過2小時。我國雷暴是南方多于北方，山區(qū)多于平原。多出現(xiàn)在夏季和秋季，冬季只在我國南方偶有出現(xiàn)。雷暴出現(xiàn)的時間多在下午。夜間因云頂輻射冷卻，使云層內(nèi)的溫度層結(jié)變得不穩(wěn)定，也可引起雷暴，稱為夜雷暴。

雷暴是大氣中的放電現(xiàn)象，一般伴有陣雨，有時還會出現(xiàn)局部的大風(fēng)、冰雹等強對流天氣。強雷暴天氣出現(xiàn)有時還帶來災(zāi)害，如雷擊危及人身安全，家用電器、計算機機房直接遭雷擊或感應(yīng)雷的影響而損壞，有時還引起火災(zāi)等。 雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷，某些云團帶負電荷。它們對大地的靜電感應(yīng)，使地面或建（構(gòu)）筑物表面產(chǎn)生異性電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度時，不同電荷云團之間，或云與大地之間的電場強度可以擊穿空氣（一般為25-30KV/cm），開始游離放電，我們稱之為“先導(dǎo)放電”。云對地的先導(dǎo)放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的，當(dāng)?shù)竭_地面時（地面上的建筑物，架空輸電線等），便會產(chǎn)生由地面向云團的逆導(dǎo)主放電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會出現(xiàn)很大的雷電流（一般為幾十千安至幾百千安），并隨之發(fā)生強烈的閃電和巨響，這就形成雷電。3

起因

雷云的成因或者說其所蘊涵的能量主要來自大氣的運動，氣流的運動、摩擦以及風(fēng)對云塊作用，令其作切割地球磁場的磁感線運動，使不同的電荷、帶電微粒進一步分離、極化，最終形成積聚大量電荷的雷云。當(dāng)雷云的電場強度達到足夠大時將引起雷云中的內(nèi)部放電，或雷云間的強烈放電，或雷云對大地、其他物體間放電，即所謂雷電。

特點雷暴共分為三種，分別為單體雷暴、多單體雷暴及超級單體雷暴三種。

而分辨它們的方法是根據(jù)大氣的不穩(wěn)定性及不同層次里的相對風(fēng)速而定（參看風(fēng)切變)。

單體雷暴又名單細胞雷暴(Single cell storms)，是在大氣不穩(wěn)定，但只有少量甚至沒有風(fēng)切變時發(fā)生。這些雷暴通常較為短暫，不會持續(xù)超過1小時。在平日亦有很多機會看到這種雷暴，因此亦被稱為陣雷。4

多單體雷暴又名多細胞雷暴(Multi cell storms)，由多個單體雷暴所組成，是單體雷暴的進一步發(fā)展而成的。這時會因為氣流的流動而形成陣風(fēng)帶，這個陣風(fēng)帶可以延綿數(shù)里，如果風(fēng)速加快、大氣壓力加大及溫度下降，這個陣風(fēng)帶會越來越大，并且吹襲更大的區(qū)域。4

超級單體雷暴又名超級細胞雷暴(Super cell storms)，是在風(fēng)切變極大時發(fā)生的，并由各種不同程度的雷暴組成。這種雷暴的破壞力最大，并且有30%可能性會產(chǎn)生龍卷風(fēng)。4

根據(jù)雷暴形成時不同的大氣條件和地形條件，一般將雷暴分為熱雷暴、鋒雷暴和地形雷暴三大類。此外，也有人把冬季發(fā)生的雷暴劃為一類，稱為冬季雷暴。在我國南部還常出現(xiàn)所謂旱天雷，也叫干雷暴。4

能量雷暴的****能量很大，千分之幾到十分之幾秒的雷電放出的電能，可達到數(shù)十億到上千億瓦特，溫度為1萬～2萬攝氏度。當(dāng)然雷暴也能造福于人類，它能給地球帶來大量雨水；受雷擊的空氣每年能產(chǎn)生數(shù)億噸氮肥，隨雨水滲入土地。當(dāng)然不可忘記，雷暴的極強的殺傷力。強度標準習(xí)慣使用“雷暴日”，即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽到雷鳴來表示該地區(qū)的雷電活動強弱。

地 區(qū) 年平均雷暴日
海南島及廣東的雷州半島 100日以上
北緯23℃南 80日以上
長江以南地區(qū) >40日
長江以北大部分地區(qū) 15~40日
西北地區(qū) 90的地區(qū)叫做強雷區(qū)，T≥40的地區(qū)為多雷區(qū)，15≤T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)，T≤15的地區(qū)為少雷區(qū)。5

產(chǎn)生地域雷暴可以在世界任何地方發(fā)生，甚至發(fā)生在兩極和沙漠地帶，但通常在低緯度的地方（特別是熱帶雨林地區(qū)）會較頻繁地發(fā)生，可以每日都會發(fā)生。在亞熱帶和溫帶等中緯度地區(qū)，雷暴則通常會在夏季發(fā)生，有時在冬季也會受冷鋒影響而有短時性雷暴。除了在烏干達及印尼為全世界有雷暴發(fā)生的最頻繁地方外，在美國中西部及南部州份會發(fā)生威力最強烈的雷暴，因為這些雷暴會與冰雹或龍卷風(fēng)一起發(fā)生的?，F(xiàn)時全世界從未有過雷暴地區(qū)的只有南美洲智利北部的阿他加馬沙漠，該地因氣候過于干燥和難以形成雨云才會未出現(xiàn)過雷暴。

環(huán)境影響雷暴天氣是夏季常見的天氣現(xiàn)象。它是由對流旺盛的積雨云所產(chǎn)生，由于積雨云的強烈發(fā)展，常伴有閃電、雷鳴、暴雨、大風(fēng)，有時還會出現(xiàn)冰雹、龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝鞯葹?zāi)害性天氣。

通常，在天氣預(yù)報和對外服務(wù)工作中，人們習(xí)慣把只伴有雷聲、閃電或(和)陣雨的雷暴稱為“一般雷暴”或“弱雷暴”，而把伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等嚴重的自然災(zāi)害性天氣現(xiàn)象的雷暴叫做“強雷暴”。

一般雷暴強度低，維持時間較短，多為幾分鐘到一小時，但出現(xiàn)次數(shù)較多；強雷暴強度高，維持時間長，一般為幾十分鐘到幾小時，個別可間歇維持數(shù)小時到幾天(如冷渦雷暴)。一般雷暴和強雷暴都是對流旺盛的天氣系統(tǒng)，它們所產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象統(tǒng)稱為對流性天氣。

雷暴能產(chǎn)生各式各樣的危及飛行安全的天氣現(xiàn)象，如強烈的湍流、顛簸、積冰、閃電擊(雷擊)、暴雨，有時還伴有冰雹、龍卷風(fēng)、下?lián)舯┝骱偷涂诊L(fēng)切變?？罩袧L滾而來的烏云中，蘊藏著巨大的能量，具有極大的破壞力。當(dāng)飛機誤入雷暴活動區(qū)內(nèi)，輕者造成人機損傷，重者機毀人亡。因此，雷暴是目前被世界航空界和氣象部門公認的嚴重威脅航空飛行安全的天敵。6

飛機顛簸雷暴云中的上升、下降氣流對飛行造成嚴重威脅，特別是成熟階段的雷暴云，最強的上升氣流可達到50-60米/秒，同臺風(fēng)不相上下，航空器在雷雨區(qū)內(nèi)飛行，飛機會遇到嚴重顛簸，使飛行高度在幾秒內(nèi)升降幾十米到幾百米。嚴重時，飛行儀表失真，飛機操縱困難甚至失控，是導(dǎo)致飛行事故最危險的天氣現(xiàn)象之一。7

雹擊通常，在成熟階段的雷暴云中，其高度多為3000米到9000米，這時遭遇冰雹的可能性最大。飛行中遇到冰雹，由于相對速度很大，所以飛機的雷達罩、機翼、水平安定等部位易遭雹擊，從而使飛機的空氣動力性能變差，加大了失速速度，容易造成飛行事故。7

積冰雷暴云中含有大量的過冷水滴，容易造成飛機積冰，特別是在飛機起飛著陸階段，往往速度較低，不易操縱，如果飛機在起飛著陸時遇到積冰往往會引發(fā)飛行事故。結(jié)冰往往對飛機的失速特性，起飛性能，爬升性能，續(xù)航性能，著陸性能，發(fā)動機性能，穩(wěn)定性等有很大的影響。7

雷擊當(dāng)飛機在雷區(qū)內(nèi)飛行時，由于機翼、機身等凸出部位，電場很強，導(dǎo)致飛機遭受雷擊。根據(jù)統(tǒng)計分析，各部位雷擊的概率為：雷達天線為>機翼為>機身。外部設(shè)備（如：翼尖，航行燈，風(fēng)擋加熱器等）的防護罩或整形罩被擊穿后，閃電電流進入機艙內(nèi)部造成設(shè)備和電源的損壞，甚至危及機組和乘客的安全；閃電和閃電引起的瞬間點磁場對儀表，通訊，導(dǎo)航及著陸系統(tǒng)造成干擾或者中斷，另外，由于噴氣發(fā)動機的燃料蒸汽是易燃的，如果郵箱被擊中的話有可能發(fā)生燃燒或是爆炸。7

下洗氣流下洗氣流又被稱為下?lián)舯┝?。下?lián)舯┝魇抢妆娏野l(fā)展的產(chǎn)物，其水平尺度通常為4-40千米，產(chǎn)生的雷暴大風(fēng)可達18米/秒以上，但其生命周期很短，一般只有10-16分鐘（微下?lián)舯┝髦挥袔追昼姡?。由于下?lián)舯┝鳎òㄎ⑾聯(lián)舯┝鳎┲邪橛袕娏业南陆禋饬骱屠妆┐箫L(fēng)，對飛機的起降有極大的危害，如果航空器在起飛階段遇到下?lián)舯┝?，如果處置不?dāng)，就會導(dǎo)致飛行事故的發(fā)生。7

龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)是在積雨云中出現(xiàn)，但絕大多數(shù)不會產(chǎn)生這樣的狀況。只有那些發(fā)展的特別強烈的雷暴云才會出現(xiàn)。而龍卷風(fēng)造成的破環(huán)力不難想象，本文就不做闡述。7

注意事項1.留在室內(nèi)。在室外工作的人，應(yīng)躲入建筑物內(nèi)。

2.切勿游泳或進行其他水上運動。離開水面及找尋地方躲避。

3.避免使用電話或其他帶有插頭的電器，包括電腦等。

4.切勿接觸天線、水龍頭、水管、鐵絲網(wǎng)或其他類似金屬裝置。

5.避免用花灑淋浴。

6.切勿處理以開口容器盛載的易燃物品。切勿站立於山頂上或接近導(dǎo)電性高的物體。樹木或桅桿容易被閃電擊中，應(yīng)盡量遠離。閃電擊中物體后，電流會經(jīng)地面?zhèn)鏖_，因此不要躺在地上，潮濕地面尤其危險。應(yīng)該蹲著并盡量減少與地面接觸的面積。

7.遠足及其他戶外活動人士，應(yīng)隨身帶備收音機，不斷留意氣象臺發(fā)出的最新天氣消息。

8.留意暴雨可能隨時出現(xiàn)，切勿在河流、溪澗或低洼地區(qū)逗留。

9.駕車人士如駛經(jīng)高速公路或天橋，應(yīng)提防強勁陣風(fēng)吹襲。

10.海上的小艇應(yīng)小心提防狂風(fēng)或水龍卷襲擊。

11.如遇上龍卷風(fēng)，應(yīng)立即躲入堅固的建筑物內(nèi)。要遠離窗戶、蹲伏在地上并用手或厚墊保護頭部。如在室外，應(yīng)遠離樹木、汽車或其他可被龍卷風(fēng)吹起的物件。8

文化內(nèi)涵雷霆之怒，聲色俱厲。最早,人類對驚天動地的霹靂和劃破長空的閃電感到無比恐懼。歐美人認為“雷電是上帝之火”，中國古代信奉“雷公”、“電母”。東漢時期，王充在(論衡)中最先試圖從科學(xué)角度闡述雷電現(xiàn)象，他斷言雷是太陽熱量激蕩空氣而形成的。有人認為是美國科學(xué)家、避雷針的發(fā)明者富蘭克林在1752年6月冒險將風(fēng)箏放飛到雷電交加的空中，將電火引到地面，而證實雷電是大自然中的放電現(xiàn)象的。但其實這早已被證實是假的。因為如果富蘭克林真的將雷電引到地面上，那他早就被電死幾十次甚至幾萬次了。畢竟那個電流量真的是很大，連高壓線旁邊都絕對不允許放風(fēng)箏，因為可以電死人，那這個“電火”可比高壓線的電流高好幾（幾十？）倍了。詳情可以參考《謠言粉碎機》。