第一章 雷暴的基本概念

我国飑线的地理分布：飑线多发生在长江 流域以北地区，其中内蒙、河北、山西、 山东、河南、安徽、江苏和沿海等地每年 均有发生。 飑线常出现在气团内部或冷锋前，破 坏性很大，1982年2月28日至3月1日广西壮 族自治区发生的一次飑线，大风风速达 10.8-24.0m/s，并伴有大暴雨和冰雹，在20 个县造成影响，致使一客轮翻船沉没，147 人丧生，经济损失达千万元以上。
一、飑中系统
1 含义：和飑现象相联系的一类中系统叫 飑中系统，它包括雷暴高压、飑线、飑线前 低压和尾流低压等中系统。
雷暴高压是指在成熟阶段雷暴的下方，一般 都有１个冷性中高压，这种高压称为雷暴高 压。在冷空气堆已完全形成而它的范围不太 大的时候，雷暴高压表现得最强；当冷空气 堆向更大的面积上延展的时候，雷暴高压便 逐渐减弱；如果没有新的下降冷空气补充， 就会逐渐消失。雷暴高压在初生时范围较小， 强度较弱，以后逐渐扩大增强，一般能维持 3～18 h。在高压的范围内，大多有雷雨天 气，但也有个别的只有雷电而无降水。
（一）超级单体“风暴
１．定义及特征： ① 含义：具有单一的特大的垂直环流的巨大的 强风暴云，是所有对流风暴云中最壮观和最 强烈的一类风暴云 ② 水平尺度：20-40km，垂直尺度：18km ③ 生命史：几个小时，移动路径可达数百公里 ④ 环流：具有强大的非对称的有组织的垂直环 流，前部有上升气流，后部有下沉气流
下击暴流的形成： ① 降水物的拖拽作用 ② 在中层云外围绕流干冷气流被卷入后，在云 体前部逐渐下沉。 ③ 在中层，从云后部直接进入云中的干空气， 降水物通过这种干空气是强烈蒸发冷却，形 成很冷的下沉气流。
３．两支气流的作用 斜升气流的作用： ① 供应水汽 ② 促进云雨发展 ③ 分迭大小不同的降水物，有利于冰雹的生成 下击暴流的作用： ① 到地表面后向四周散开，形成强风 ② 使上升气流倾斜，产生斜升气流
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。
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。
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。
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
2．生命史：几个小时、中β尺度。 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
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。
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
§4.1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
冰雹是从雹云 (强烈发展的积雨云 )中降 落下来的冰球或冰块，大的有小碗口大，常 与雷雨、大风同时出现。冰雹发生前，天气 闷热，气压下降很多，最高气温可达 30℃或 以上。雹云呈黑色，底部发红，雷声如推磨 隆隆不断。形成冰雹的天气形势往往是华东 沿海上空为低压槽，在华北上空有冷性低压 东南下，地面图上暖性低压内有冷锋南移， 并在午后到傍晚时影响。冰雹降在雹云移动 的路径上，所以有“雹打一长线”的说法。
2 结构特征 风暴云顶 垂直气流分两部分：斜升气流，下击暴流 无（或弱）回波区（穹窿）在风暴云的右 前方形成一个只有小云滴而没有（或很少 有）大水滴的地区，有时也可能是无云的 空穴。在雷达的RHI照片上便呈现为一个无 （或弱）回波区，它从风暴云右翼伸展到 风暴云内并存在云中向上突入一段距离， 一般称其为“穹窿”。上风侧是云墙，强 回波区下风侧是前伸悬体回波。
影响江苏省的冰雹，多半发生在六七月份。
冰雹路径有两条：一条是产生在徐淮地区或盐 城北部的冰雹，向南移动。另一条是产生于安 徽省中部的冰雹，向东南偏东方向移动。受冰 雹袭击的地区，庄稼、房屋会被砸坏，甚至造 成人畜伤亡。
飑线垂直剖面
§4.2 中小尺度天气系统
飑中系统 中尺度低压系统 中小尺度天气系统的概念 中小尺度扰动的特征
风暴的运动方向一般偏向于对流云中层
的风的右侧。所以这类风暴也叫做“右
移强风暴”，但有的强风暴也可以是左 移的。 环境风因为风暴云十分高大，因此它迫 使环境气流分成两股绕云而过，在环境 气流与云边界之间会发生涡旋混合作用。
超级单体三维环流 模型
斜升气流的形成：下击暴流的辐散气流与进入 云体的暖湿气流汇合产生。
一、一般雷暴的结构 1．生命史的三个阶段 ① 积云阶段（发展阶段） ② 成熟阶段 ③ 消散阶段
2．生命史：每个阶段持续十几分钟至半
小时左右。
３．水平尺度：约十几公里至中尺度。
４．垂直运动：(垂直速ωmax﹤15m/s)
５．垂直运动在对流层中层最强 （300hpa-500hpa）
成熟期
Leabharlann Baidu
积云期
消散期
雷雨胞生命史，显示胞内垂 直气流和凝结物的分布
６．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。
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。
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
阵雨 在雷暴云中上升气流最强区附近，一般 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。
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； 上升气流合下沉气流构成不对称环流和 天气系统。
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的含义：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。
第一章
雷暴的基本概念
第一节 雷暴的定义
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
一.“暴”与雷暴日
暴（ storm ） 人们习惯把剧烈的天气现象称做“暴”。如“端午 暴”，“重阳暴”等。 雷：（Tunder）：指闪电通道中的空气急剧膨胀产生的冲击退化 而成的声波，表现为伴随闪电现象发生的隆隆响声。 闪电：（Flash或Lightning Flash）带有不同符号电荷的云体、 云块或云地之间的电场强度超过大气可被击穿的电位（3 × 103v/cm ）时，在它们之间发生伴有强烈闪光的放电现象。 雷暴： 1996 年《大气科学名词》中给雷暴（ Thunderstorm ）” 的定义：“由于强积雨云引起的伴有雷电活动和阵性降水的局地风暴 ；在地面观测中仅指伴有雷鸣和闪电的天气现象”。 雷暴日：在本站听到雷声的观测日。
成熟雷雨内各种现象：1 电场分布， 2 小股垂直气流，3 雹的成长，4 地 面冷气丘的形成和范围
３． 冰雹的形成过程： 在一般超级单体雹云 中冰雹的生长过程大致经历这样的过程：首先 雹胚进入斜升气流之中，斜升气流把小冰粒带 到中高层，穿过过冷水份累积区，然后砧状流 出气流将小雪粒撒向前方。大的抛得近，小的 抛得远。通过“分选”作用，大小雹粒在不同 部位下落，重新进入斜升气流，又开始第二次 升降。如此循环数次，大雹落在回波“墙”附 近或“阵风前沿线”附近的后方。而小雹可能 降落在离“阵风前沿线”较远的后方或前方。
㈡
多单体风暴
含义：由许多较小的处于不同发展阶段雷 暴单体组成，但有一个统一的垂直环流的 风暴。多单体风暴中，对流单体横向排成 一行。他们不断底在雷暴复合体中的右侧 发生，在左侧消亡看起来风暴就象一个整 体在运动。虽然每个单体的生命期不长但 通过单体的连续更替过程可使整体的生命 期很长。
1973年7月9日美科罗拉多州所测到的 多胞型雷暴的模型
㈢
飑线
１．含义：有许多雷暴单体（其中包括若干 超级单体）侧向排列而形成的强对流云带。 风向、风速突变的狭窄的强对流天气带。很 具破坏力的严重灾害性天气。 ２．水平尺度：长约几十至几百公里，宽约 几十公里至二百公里。 ３．生命史：几小时至十几小时。
４．天气现象：大风、冰雹、龙卷。飑线 过境时，风向突变、风速急增、气压骤升、 气温剧降同时伴有雷暴、暴雨。 飑线发生之前多属晴好天气，气温较 高，风力微弱，风向很乱或多偏南风，空 气湿度较大，天气闷热，具备雷雨条件。
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）。
五、强雷暴天气的成因
天气：大风（飑）、冰雹、龙卷 ㈠ 飑： １．含义：伴随强风暴云来临，气压涌升， 气温急降，相对湿度增大的突然发作的 强烈阵风。飑是强阵风的意思 。 ２．形成的原因：下击暴流到地表面向四周 散开。
㈡
冰雹：
１．含义：直径大于5毫米的固体降水物。 ２．共同特点： ① 较强的上升运动（ωmax＞15m/s.） ② 水份累积区和最大垂直速度区的高度一般 在零度层以上。 ③ 水份累积区的含水量较为丰富，一般都不小 于15-20克/米3，累积厚度不小于1.5-2.0公 里左右。 ④ 有宜于形成“雹胚”的环境。 ⑤ 云内0℃层的高度适当，不太高也不太低。
2
系统的背景和生命史
（1）飑中系统可以发生在冷锋前或暖 锋后的暖气团中，也可以发生在冷锋后或 暖锋前的冷气团中，或发生在冷（暖）锋 上。
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
基本概念 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 具有以下共同特征：
有一支倾斜的上升气流；