第四章 對流性天氣過程

1、第四章 對流性天氣過程在暖季，當(dāng)大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)、空中有充沛水汽、并有足夠?qū)α鳑_擊力的條件下，大氣中對流運動得到強勁發(fā)展，其所形成的天氣系統(tǒng)稱對流性天氣系統(tǒng)，如雷暴、龍卷、颮線、冰雹等。這些天氣系統(tǒng)不僅尺度小、生命期短，而且氣象要素水平梯度很大、天氣現(xiàn)象劇烈，具有很大破壞力，往往是一種災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。暴雨、冰雹、龍卷、雷暴大風(fēng)等中尺度強風(fēng)暴天氣能形成嚴(yán)重自然災(zāi)害，給國民經(jīng)濟建設(shè)和軍事活動帶來重大損失。世界各國頻數(shù)較高的自然災(zāi)害是氣象原因造成的，而由中尺度天氣造成的重大災(zāi)害占有很大比例。本章重點： 雷暴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和活動規(guī)律 強雷暴云發(fā)生發(fā)展有利條件   雷暴和冰雹天

2、氣過程的診斷分析和預(yù)報思路本章難點： 強雷暴云結(jié)構(gòu)特征 對流天氣預(yù)報的物理基礎(chǔ) 概 述雷暴的結(jié)構(gòu)及雷暴天氣的成因中小尺度天氣系統(tǒng)對流性天氣預(yù)報的物理基礎(chǔ)對流性天氣的預(yù)報方法概 述對流性天氣：由大氣中的對流不穩(wěn)定層結(jié)造成的，并伴有陣雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷等天氣現(xiàn)象。對流性天氣的特征： 對流性天氣都是對流旺盛的積雨云（cb）的產(chǎn)物 對流性天氣具有范圍小，發(fā)展快的特點。 對流性天氣發(fā)展劇烈，易形成災(zāi)害。雷暴：積雨云中所發(fā)生的雷電交作的激烈放電現(xiàn)象，同時指產(chǎn)生這種天氣現(xiàn)象的天氣系統(tǒng)。雷暴是由旺盛積雨云所引起的伴有閃電、雷鳴和強陣雨的局地風(fēng)暴。 沒有降水的閃電、雷鳴現(xiàn)象，稱干雷暴 雷暴過境時，氣象要素和天

3、氣現(xiàn)象會發(fā)生劇烈變化，如氣壓猛升，風(fēng)向急轉(zhuǎn)，風(fēng)速大增，氣溫突降，隨后傾盆大雨。強烈的雷暴甚至帶來冰雹、龍卷等嚴(yán)重災(zāi)害。雷暴云：指產(chǎn)生雷暴的積雨云（cb）。一般雷暴：通常把只伴有陣雨的雷暴稱為“一般雷暴”。強雷暴：伴有雷雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷等嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象之一的雷暴稱為強雷暴。§4.1 雷暴的結(jié)構(gòu)及雷暴天氣的成因一般雷暴的結(jié)構(gòu) 雷暴群或帶一般雷暴天氣的成因“穩(wěn)定狀態(tài)”的強雷暴的結(jié)構(gòu)強雷暴天氣的成因一、一般雷暴的結(jié)構(gòu)1生命史的三個階段  積云階段（發(fā)展階段） 成熟階段  消散階段 2生命史：每個階段持續(xù)十幾分鐘至半小時左右。 3水平尺度：約十

4、幾公里至中尺度。 4垂直運動：(垂直速max15m/s) 5垂直運動在對流層中層最強（300hpa-500hpa） 雷雨胞生命史，顯示胞內(nèi)垂直氣流和凝結(jié)物的分布降水分布：云中物態(tài)特征 0等溫線至-20等溫線之間的區(qū)域主要由過冷水滴、雪花、及冰晶組成，而冰晶是從-10附近開始出現(xiàn)，并隨高度逐漸增多。到凍結(jié)高度，云頂突然向上發(fā)展，至對流層頂附近后形成云砧。二、雷暴群或帶含義：有許多雷暴單體隨機聚集成群或帶（各單體處于不同階段），每個單體都具有獨立的云內(nèi)環(huán)流，都經(jīng)歷發(fā)展階段、成熟階段和消散階段，并處于不斷新生和消失的新陳代謝過程中。 2生命史：幾個小時、中尺度。

5、0;3. 水平尺度：可達幾百公里。4每個單體處于不同的發(fā)展階段。一個典型的多單體雷暴群的平面圖三、一般雷暴天氣的成因1雷電 雷電是由積雨云中冰晶“溫差起電”以及其它起電作用所造成的云與地之間或云與云之間的放電現(xiàn)象。一般當(dāng)云頂發(fā)展到-20等溫線高度以上時，云中便有了足夠多的冰晶，因此，就會出現(xiàn)閃電和雷鳴。2陣雨 在雷暴云中上升氣流最強區(qū)附近，一般有一大水滴累積區(qū)，當(dāng)累積量超過上升氣流承托能力時，便開始降雨。由于累積區(qū)中的水傾盆而下，因而造成陣雨或暴雨。陣雨持續(xù)時間為幾分鐘到一小時不等，視雷暴云的強弱及含水量多少而定。3陣風(fēng) 在雷暴云的成熟階段，云中產(chǎn)生的下沉氣流沖到地表面向四周散開造成陣風(fēng)。陣風(fēng)

6、發(fā)生前風(fēng)力較弱，多偏南風(fēng)。陣風(fēng)發(fā)生時，風(fēng)向常呈氣旋式旋轉(zhuǎn)，然后又呈反氣旋式旋轉(zhuǎn)。移動緩慢的雷暴，云下的流出氣流幾乎是徑向（即向四面八方鋪開）的。然而多數(shù)情況下，在雷暴移向的下風(fēng)方的風(fēng)速要大于上風(fēng)方。4壓、溫、濕的變化 由于下沉氣流中水滴蒸發(fā)，使下沉氣流幾乎保持飽和狀態(tài)，因此在雷暴云下形成一個近乎飽和的冷空氣堆，因其密度較大所以氣壓較高，這個高壓叫“雷暴高壓”。當(dāng)雷暴云向前移動時，云下的雷暴高壓也隨之向前移動，使得測站氣壓先下降、后上升，溫度下降（冷空氣堆），相對濕度上升，絕對濕度下降（與溫度有關(guān)，近與飽和）。在弱的垂直風(fēng)切變中的孤立雷暴模型四、“穩(wěn)定狀態(tài)”的強雷暴的結(jié)構(gòu) 基本概念 颮暴：以強烈

7、陣風(fēng)為主的強雷暴 雹暴：以嚴(yán)重降雹為主的強雷暴；生命史：較長，幾小時-十幾小時，在強垂直切變環(huán)境下發(fā)展起來的超級單體風(fēng)暴、多單體風(fēng)暴、龍卷風(fēng)暴、颮線是常見的強風(fēng)暴具有以下共同特征：有一支傾斜的上升氣流； 有一支下沉氣流從中層進入風(fēng)暴，從低層流出，下沉氣流與入流氣流輻合，使上升運動更強；上升氣流合下沉氣流構(gòu)成不對稱環(huán)流和天氣系統(tǒng)。強雷暴與一般雷暴的主要區(qū)別： 特定環(huán)流場，強的垂直切變和強的不穩(wěn)定。 特定的鉛直環(huán)流穩(wěn)定狀態(tài)的含義：當(dāng)強雷暴發(fā)展到一定階段時，會出現(xiàn)一個可以維持?jǐn)?shù)小時之久的近乎穩(wěn)定的較強較大，以及高度有組織和不對稱垂直環(huán)流。（一）超級單體“風(fēng)暴定義及特征： 含義：具有單一的特大的垂直環(huán)

8、流的巨大的強風(fēng)暴云，是所有對流風(fēng)暴云中最壯觀和最強烈的一類風(fēng)暴云 水平尺度：20-40km，垂直尺度：18km 生命史：幾個小時，移動路徑可達數(shù)百公里 環(huán)流：具有強大的非對稱的有組織的垂直環(huán)流，前部有上升氣流，后部有下沉氣流2結(jié)構(gòu)特征風(fēng)暴云頂；垂直氣流分兩部分：斜升氣流，下?lián)舯┝?；無（或弱）回波區(qū)（穹窿）在風(fēng)暴云的右前方形成一個只有小云滴而沒有（或很少有）大水滴的地區(qū)，有時也可能是無云的空穴。在雷達的RHI照片上便呈現(xiàn)為一個無（或弱）回波區(qū)，它從風(fēng)暴云右翼伸展到風(fēng)暴云內(nèi)并存在云中向上突入一段距離，一般稱其為“穹窿”。上風(fēng)側(cè)是云墻，強回波區(qū)下風(fēng)側(cè)是前伸懸體回波；風(fēng)暴的運動方向一般偏向于對流云中層

9、的風(fēng)的右側(cè)。所以這類風(fēng)暴也叫做“右移強風(fēng)暴”，但有的強風(fēng)暴也可以是左移的；環(huán)境風(fēng)因為風(fēng)暴云十分高大，因此它迫使環(huán)境氣流分成兩股繞云而過，在環(huán)境氣流與云邊界之間會發(fā)生渦旋混合作用。超級單體三維環(huán)流模型斜升氣流的形成：下?lián)舯┝鞯妮椛饬髋c進入云體的暖濕氣流匯合產(chǎn)生。下?lián)舯┝鞯男纬桑?降水物的拖拽作用 在中層云外圍繞流干冷氣流被卷入后，在云體前部逐漸下沉。 在中層，從云后部直接進入云中的干空氣，降水物通過這種干空氣是強烈蒸發(fā)冷卻，形成很冷的下沉氣流。兩支氣流的作用斜升氣流的作用： 供應(yīng)水汽 促進云雨發(fā)展 分迭大小不同的降水物，有利于冰雹的生成下?lián)舯┝鞯淖饔茫?到地表面后向四周散開，形成強風(fēng) 使上升氣

10、流傾斜，產(chǎn)生斜升氣流 多單體風(fēng)暴含義：由許多較小的處于不同發(fā)展階段雷暴單體組成，但有一個統(tǒng)一的垂直環(huán)流的風(fēng)暴。多單體風(fēng)暴中，對流單體橫向排成一行。他們不斷底在雷暴復(fù)合體中的右側(cè)發(fā)生，在左側(cè)消亡看起來風(fēng)暴就象一個整體在運動。雖然每個單體的生命期不長但通過單體的連續(xù)更替過程可使整體的生命期很長。 颮線含義：有許多雷暴單體（其中包括若干超級單體）側(cè)向排列而形成的強對流云帶。風(fēng)向、風(fēng)速突變的狹窄的強對流天氣帶。很具破壞力的嚴(yán)重災(zāi)害性天氣。水平尺度：長約幾十至幾百公里，寬約幾十公里至二百公里。 生命史：幾小時至十幾小時。 天氣現(xiàn)象：大風(fēng)、冰雹、龍卷。颮線過境時，風(fēng)向突變、風(fēng)速急增、氣

11、壓驟升、氣溫劇降同時伴有雷暴、暴雨。 颮線發(fā)生之前多屬晴好天氣，氣溫較高，風(fēng)力微弱，風(fēng)向很亂或多偏南風(fēng)，空氣濕度較大，天氣悶熱，具備雷雨條件。我國颮線的地理分布：颮線多發(fā)生在長江流域以北地區(qū)，其中內(nèi)蒙、河北、山西、山東、河南、安徽、江蘇和沿海等地每年均有發(fā)生。颮線常出現(xiàn)在氣團內(nèi)部或冷鋒前，破壞性很大，1982年2月28日至3月1日廣西壯族自治區(qū)發(fā)生的一次颮線，大風(fēng)風(fēng)速達10.8-24.0m/s，并伴有大暴雨和冰雹，在20個縣造成影響，致使一客輪翻船沉沒，147人喪生，經(jīng)濟損失達千萬元以上。五、強雷暴天氣的成因天氣：大風(fēng)（颮）、冰雹、龍卷颮：含義：伴隨強風(fēng)暴云來臨，氣壓涌升，氣溫急降，相對濕度增

12、大的突然發(fā)作的強烈陣風(fēng)。颮是強陣風(fēng)的意思 。形成的原因：下?lián)舯┝鞯降乇砻嫦蛩闹苌㈤_。  冰雹： 含義：直徑大于5毫米的固體降水物。 共同特點： 較強的上升運動（max15m/s.） 水份累積區(qū)和最大垂直速度區(qū)的高度一般在零度層以上。 水份累積區(qū)的含水量較為豐富，一般都不小于15-20克/米3，累積厚度不小于1.5-2.0公里左右。 有宜于形成“雹胚”的環(huán)境。 云內(nèi)0層的高度適當(dāng)，不太高也不太低。成熟雷雨內(nèi)各種現(xiàn)象：1 電場分布，2 小股垂直氣流，3 雹的成長，4 地面冷氣丘的形成和范圍冰雹的形成過程： 在一般超級單體雹云中冰雹的生長過程大致經(jīng)歷這樣的過程：首先雹胚進入斜升氣

13、流之中，斜升氣流把小冰粒帶到中高層，穿過過冷水份累積區(qū)，然后砧狀流出氣流將小雪粒撒向前方。大的拋得近，小的拋得遠。通過“分選”作用，大小雹粒在不同部位下落，重新進入斜升氣流，又開始第二次升降。如此循環(huán)數(shù)次，大雹落在回波“墻”附近或“陣風(fēng)前沿線”附近的后方。而小雹可能降落在離“陣風(fēng)前沿線”較遠的后方或前方。冰雹是從雹云(強烈發(fā)展的積雨云)中降落下來的冰球或冰塊，大的有小碗口大，常與雷雨、大風(fēng)同時出現(xiàn)。冰雹發(fā)生前，天氣悶熱，氣壓下降很多，最高氣溫可達30或以上。雹云呈黑色，底部發(fā)紅，雷聲如推磨隆隆不斷。形成冰雹的天氣形勢往往是華東沿海上空為低壓槽，在華北上空有冷性低壓東南下，地面圖上暖性低壓內(nèi)有冷

14、鋒南移，并在午后到傍晚時影響。冰雹降在雹云移動的路徑上，所以有“雹打一長線”的說法。影響江蘇省的冰雹，多半發(fā)生在六七月份。冰雹路徑有兩條：一條是產(chǎn)生在徐淮地區(qū)或鹽城北部的冰雹，向南移動。另一條是產(chǎn)生于安徽省中部的冰雹，向東南偏東方向移動。受冰雹襲擊的地區(qū)，莊稼、房屋會被砸壞，甚至造成人畜傷亡。 颮線垂直剖面龍卷含義：從雷暴云底向下伸展并且到達地面的漏斗狀渦旋云柱叫做“龍卷”。龍卷伸展到地面時會引起強烈的旋風(fēng)叫做“龍卷風(fēng)”。龍卷有時懸掛在空中，有時伸延到地面。出現(xiàn)在陸地上的，稱陸龍卷，出現(xiàn)在海面上的，稱海龍卷。 龍卷風(fēng)是一種伴隨著高速旋轉(zhuǎn)的漏斗狀云柱的強風(fēng)渦旋。龍卷風(fēng)中心附近風(fēng)速可達1

15、00200m/s，最大300m/s，比臺風(fēng)近中心最大風(fēng)速大好幾倍。中心氣壓很低，一般可低至400hPa，最低可達200hPa。它具有很大的吸吮作用，可把海（湖）水吸離海(湖)面，形成水柱。由于龍卷風(fēng)內(nèi)部空氣極為稀薄，導(dǎo)致溫度急劇降低，促使水汽迅速凝結(jié)，這是形成漏斗云柱的重要原因。漏斗云柱的直徑，平均只有250左右。龍卷風(fēng)產(chǎn)生于強烈不穩(wěn)定的積雨云中。它的形成與暖濕空氣強烈上升、冷空氣南下、地形作用等有關(guān)。它的生命史短暫，一般維持十幾分鐘到一二小時，但其破壞力驚人，能把大樹連根拔起，建筑物吹倒，或把部分地面物卷至空中。江蘇省每年幾乎都有龍卷風(fēng)發(fā)生，但發(fā)生的地點沒有明顯規(guī)律。出現(xiàn)的時間，一般在六七月

16、間，有時也發(fā)生在8月上、中旬。 5月8日和9日，強龍卷風(fēng)襲擊美國俄克拉荷馬州的俄克拉荷馬城。這次龍卷風(fēng)襲擊只造成 11人受傷，沒有造成人員喪亡， 算是一個奇跡。不過，龍卷風(fēng)還是造成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)紐約保險信息研究所估計，損失可能達到6-6.5億美元這次龍卷風(fēng)的行進路線非常類似于1999年5月3日的那一次龍卷風(fēng)襲擊。那次一共有66個龍卷風(fēng)襲擊俄克拉荷馬州和鄰近的堪薩斯州，造成49人喪生，摧毀了2600間房屋，8000間建筑物受損，經(jīng)濟損失達12億美元，是近年來破壞力最大的龍卷風(fēng)襲擊事件。主要特征： 外觀：漏斗狀云柱 ；水平尺度很小，幾米至幾百米；垂直尺度，二至三千米，甚至 10km，垂直范圍

17、在3-15km 生存時間幾分鐘到幾十分鐘 中心氣壓低:中心氣壓與外圍之間氣壓梯度可達2百帕/米左右。 風(fēng)速：其中心風(fēng)力可達100-200米/秒以上，具有極大的破壞力。  結(jié)構(gòu)：龍卷有時成對的出現(xiàn)，兩個的旋轉(zhuǎn)方向相反。一個是氣旋式的，另一個是反氣旋式的，但以氣旋式的為常見。 龍卷中心為下沉氣流，四壁為極強的上升氣流，速度可達50米/秒以上。 科氏力不起作用，慣性離心力和氣壓梯度力平衡。  非靜力平衡  形成原因龍卷中的氣流分布示意圖左龍卷和右龍卷§4.2 中小尺度天氣系統(tǒng)颮中系統(tǒng)中尺度低壓系統(tǒng)中小尺度天氣系統(tǒng)的概念中小尺度擾動的特征一、颮中系統(tǒng) 1含義：和

18、颮現(xiàn)象相聯(lián)系的一類中系統(tǒng)叫颮中系統(tǒng)，它包括雷暴高壓、颮線、颮線前低壓和尾流低壓等中系統(tǒng)。雷暴高壓是指在成熟階段雷暴的下方，一般都有個冷性中高壓，這種高壓稱為雷暴高壓。在冷空氣堆已完全形成而它的范圍不太大的時候，雷暴高壓表現(xiàn)得最強；當(dāng)冷空氣堆向更大的面積上延展的時候，雷暴高壓便逐漸減弱；如果沒有新的下降冷空氣補充，就會逐漸消失。雷暴高壓在初生時范圍較小，強度較弱，以后逐漸擴大增強，一般能維持318 h。在高壓的范圍內(nèi)，大多有雷雨天氣，但也有個別的只有雷電而無降水。2系統(tǒng)的背景和生命史  （1）颮中系統(tǒng)可以發(fā)生在冷鋒前或暖鋒后的暖氣團中，也可以發(fā)生在冷鋒后或暖鋒前的冷氣團中，或發(fā)生在冷（

19、暖）鋒上。 （2）颮中系統(tǒng)的生命史大致可分為四個階段： 初始階段 發(fā)展階段 成熟階段 消散階段（3）處在不同發(fā)展階段的颮中系統(tǒng)影響測站時，測站的氣壓自記曲線上的“雷暴鼻”（也叫“高壓泡”）會出現(xiàn)不同的型式氣壓波動的各個階段3 颮中系統(tǒng)的移動  颮中系統(tǒng)生成后，會有規(guī)律地向前移動。（1）颮線上單體移向基本上與850-500百帕平均風(fēng)一致，有時略偏右。 （2）颮線還有向著最不穩(wěn)定的地區(qū)移動的趨向。 （3）颮線的移速取決于大尺度天氣形勢及有關(guān)要素分布和中尺度雷暴高壓的強度以及地形的影響。4 颮線和鋒面的區(qū)別相同點：都是冷

20、暖空氣的界面不同點：鋒面颮線不同氣團的交界面同一氣團中生成天氣和氣象要素變化不是很劇烈天氣和氣象要素變化劇烈鋒面（大尺度，長度幾千公里）颮線（中尺度，長度二、三百公里）生命史是幾天生命史約十幾個小時大體沿700hPa氣流移動移速大于冷鋒無日變化有日變化，午后強烈發(fā)展二、中尺度低壓系統(tǒng) 含義：指在中尺度天氣圖上存在一些水平尺度為一百公里至二、三百公里的小型低壓稱中尺度系統(tǒng)。 類型： 中低壓：有氣壓無風(fēng)場相適應(yīng) 中氣旋：有低壓和相應(yīng)的風(fēng)場出現(xiàn)中低壓和中氣旋的異同：共同點：均是氣壓場上的低壓，水平尺度100200公里，輻合上升運動較強，有強烈的降水天氣。不同點：中低壓中氣旋無明顯

21、氣旋式環(huán)流閉合氣旋式環(huán)流局地增熱造成中低壓加強產(chǎn)生氣旋式環(huán)流輻合上升運動弱輻合上升運動強三、中小尺度天氣系統(tǒng)的概念 1含義：大氣中存在的像雷暴和強雷暴一類空間尺度較小，生命史較短的天氣系統(tǒng)。 2天氣系統(tǒng)的分類：  大尺度：  水平范圍幾百至幾千公里。如氣旋、鋒面、臺風(fēng)、高空槽（脊）、長波等。  生命史：一天至幾天 中尺度：  水平范圍十幾公里至二、三百公里。如強雷暴、颮線、中尺度低壓、中尺度氣旋、颮中系統(tǒng)。  生命史：一小時至十幾小時 小尺度：  水平范圍幾十米至十幾公里。如雷暴、龍卷、塵卷、山谷風(fēng)。 

22、生命史：幾分鐘至一小時3Olanski 尺度劃分方案大尺度 水平尺度>2000km中尺度 水平尺度22000km 中系統(tǒng) 2002000km 1-5天 中系統(tǒng) 20200km 3小時-1天 中系統(tǒng) 220km 1小時小尺度 水平尺度<2km四、中小尺度擾動的特征 水平尺度小 垂直尺度：大都可達整個對流層的厚度，即為7-18公里左右。垂直尺度與水平尺度的比率很大，約為0.1。一般大系統(tǒng)的比率為0.01左右。 生命期：雷暴單體的平均生命期不到1小時，雷暴群可存在幾小時，較強的颮中系統(tǒng)等中系統(tǒng)的生命期大約為12小時左右，而大尺度系統(tǒng)常達一天至幾天。水平尺度（公里）天氣系統(tǒng)塵卷龍卷積云雷暴

23、單體中低壓中氣旋（龍卷氣旋）颮中系統(tǒng)臺風(fēng)氣旋反氣旋鋒面長波阻塞系統(tǒng)尺度劃分小尺度系統(tǒng)中尺度系統(tǒng)大尺度系統(tǒng) 垂直速度： 在雷暴云的上升氣流中，一般為10米/秒，特強的為60米/秒 以上。大尺度系統(tǒng)中僅為每秒幾厘米。 散度： 甚至 大尺度中散度為 渦度：在中高壓和中氣旋中，渦度和散度的大小比率近似等于1。 氣象要素梯度大：颮線過境時氣壓梯度可達1-3hPa/km，溫度梯度可達5°C/10km，變壓1hPa/1-2min，變溫-1°C/min，可觀測到地面風(fēng)垂直于等壓線方向。 地轉(zhuǎn)偏向力：影響小塵卷和部分小龍卷的旋轉(zhuǎn)運動主要取決于離心力和氣壓梯度力的平衡。但較大的中系統(tǒng)，就要考慮

24、到地轉(zhuǎn)偏向力的影響。 非靜力平衡：在旺盛的對流云內(nèi)，空氣不符合靜力平衡的假定。浮力可以使氣塊產(chǎn)生很大的垂直加速度。§4.3 對流性天氣預(yù)報的物理基礎(chǔ)大氣不穩(wěn)定性與對流性天氣形成的條件 穩(wěn)定度的局地變化 對流天氣的觸發(fā)機制 強雷暴發(fā)生發(fā)展的有利條件 雷暴云的移動規(guī)律一、大氣不穩(wěn)定性與對流性天氣形成的條件 靜力不穩(wěn)定 1氣塊法和穩(wěn)定度 簡化條件：考慮一個小氣塊，假定它與環(huán)境之間無混合環(huán)境空氣處于靜力平衡狀態(tài)氣塊在運動過程中是絕熱的，與周圍無熱量、水份及動量的交換份 氣塊氣壓與周圍氣壓相等（帶撇號量為氣塊量） 設(shè)環(huán)境 氣塊 不穩(wěn)定層結(jié) 中性層結(jié) 穩(wěn)定層結(jié)2. 另一種表示方法 不穩(wěn)定層結(jié)中性

25、層結(jié)穩(wěn)定層結(jié)大氣中，一般是 絕對不穩(wěn)定絕對穩(wěn)定條件性不穩(wěn)定T-lnp圖上層結(jié)曲線與狀態(tài)曲線【T-lnP圖上的氣塊溫度升降的曲線叫做“狀態(tài)曲線”，而大氣實際溫度分布曲線叫做“層結(jié)曲線”】（二）對流性不穩(wěn)定（位勢不穩(wěn)定）1含義：原來上干下濕的穩(wěn)定氣層，甚至可為絕對穩(wěn)定的氣層（        ），經(jīng)過整層抬升后使得氣層達到飽和，氣層層結(jié)由原來的穩(wěn)定層結(jié)變?yōu)椴环€(wěn)定層結(jié)，或不穩(wěn)定層結(jié)變得更加不穩(wěn)定，稱為對流性不穩(wěn)定。 或 隨高度減小。對流性不穩(wěn)定對流性不穩(wěn)定判據(jù) 對流性不穩(wěn)定 中性 對流性穩(wěn)定（三）不穩(wěn)定能量含義：單位質(zhì)量空氣塊受場力的作用（浮

26、力-重力）所做的功。氣層的不穩(wěn)定能量等于單位質(zhì)量空氣塊由Z0 上升到z時動能的增量（四）對流性天氣形成的條件 條件： 水汽條件 不穩(wěn)定層結(jié) 抬升條件二、 穩(wěn)定度的局地變化 穩(wěn)定度變化的原因 取 表示穩(wěn)定度 對流性穩(wěn)定 中性 對流性不穩(wěn)定條件：干濕絕熱過程中se是保守的表明：對流性不穩(wěn)定的局地變化由三項因子決定的。   對流性不穩(wěn)定增加  （1）對流性不穩(wěn)定的垂直輸送項 與垂直速度和se分布有關(guān)。 上升：<0 ， 不穩(wěn)定性增強  下降：>0 ， 不穩(wěn)定性減弱 （2）散度對對流不穩(wěn)定性的影響   

27、若 水平輻散 ，不穩(wěn)定性增強 水平輻合 ，不穩(wěn)定性減弱 （3）se平流隨高度的變化 當(dāng)高層的se平流小于低層的se平流時，即對流不穩(wěn)定性增強。反之，對流不穩(wěn)定性減弱。se是T、P、q的函數(shù)(二) 對流不穩(wěn)定度與等壓面上T、q的關(guān)系均是小量取 表示穩(wěn)定度 穩(wěn)定度增加 穩(wěn)定度減小上層變干變冷，下層變暖變濕討論：Ø 溫度的局地變化對穩(wěn)定度的影響 對流未發(fā)生前0 ，要使氣層變得不穩(wěn)定 低層暖平流，高層冷平流。低層暖（冷）平流比高層暖（冷）平流強（弱） 日射作用使低層空氣增熱或冷空氣移至暖的下墊面。Ø 濕度的局地變化對穩(wěn)定度的影響。低層濕平流（強暖濕平流），高層干

28、平流（干冷平流），導(dǎo)致不穩(wěn)定增加。（三）幾種常見的有利于對流性天氣產(chǎn)生的形勢： （1）在高層冷中心或冷溫度槽與低層暖中心或暖溫度脊可能疊置的區(qū)域，會形成大片雷暴區(qū)；（2）當(dāng)冷鋒越山時，若山后低層為暖空氣控制，則由于山后低層暖空氣之上有冷平流疊置，使不穩(wěn)定度大為增強，因而常在山后造成大片雷暴區(qū)。 （3）在高層高空槽已東移，冷空氣已入侵，而中層以下仍有淺薄的熱低壓接近，或有西南氣流，或有顯著的暖平流等情況時，就容易使不穩(wěn)定性加強，造成對流性天氣。（4）當(dāng)?shù)蛯佑袧裆喽渖蠈痈采w著一干氣層時，或在高層干平流與低層濕平流相疊加的區(qū)域，會使對流性不穩(wěn)定增強。單站分析三、對流天氣的觸發(fā)機制 天氣系統(tǒng)造成的系

29、統(tǒng)性上升運動： 鋒面強迫抬升、槽線、切變線、低壓、低渦等以及低空的風(fēng)向或風(fēng)速的輻合線。 地形抬升作用 1山地迎風(fēng)坡； 2背風(fēng)波：背風(fēng)坡下沉，效應(yīng)形成波動。 局地?zé)崃μ饔盟?、強雷暴發(fā)生發(fā)展的有利條件位勢不穩(wěn)定層結(jié)，并常有逆溫層的存在位勢不穩(wěn)定層結(jié)的建立取決于高低層溫度和濕度的平流差異，要造成明顯的平流差異，要具備明顯的垂直風(fēng)切變和明顯的溫度或濕度梯度。逆溫層的存在可抑制對流發(fā)展，使低層水汽能量不向上輸送，可以積聚能量使低層更暖、更濕，上層冷，大氣更不穩(wěn)定。一旦有強的觸發(fā)機制會有強雷暴。 前傾槽 強垂直風(fēng)切變 強對流風(fēng)暴一般是在強的垂直風(fēng)切變的環(huán)境中生長起來并能維持（可提供對流發(fā)展的能量）其作用：使上升氣流傾斜，增強下沉氣流，從而維持和激發(fā)上 升氣流增強；增強中層干空氣的吸入，增強下沉氣流和上升氣