第二講-雷暴及其他對流性天氣分析課件

1、 知識要點：雷暴的形成條件；一般雷暴單體的發(fā)展階段普通雷暴、強雷暴的氣流結(jié)構(gòu)特征；雷暴過境時的地面天氣特征。 概念： 一般雷暴，強雷暴，雷暴單體，陣風(fēng)鋒，颮，颮線，颮鋒。課前提問：西南渦是怎樣形成的？它的天氣怎樣？ 深厚而明顯的不穩(wěn)定氣層； 充沛的水汽； 足夠的沖擊力。二、一般雷暴的結(jié)構(gòu)和天氣p一般雷暴單體的生命史雷暴單體：構(gòu)成雷暴云的每一個積雨云稱為雷暴單體。一般雷暴：由一個或數(shù)個雷暴單體構(gòu)成的雷暴云，其強 度僅達一般程度，這就是一般雷暴。 1. 積云階段:從形成淡積云到發(fā)展成濃積云的階段,其結(jié)構(gòu)： （1）云內(nèi)都是上升氣流，最大上升氣流在云的中、上部。 （2）云中溫度高于同高度上四周空氣的溫

2、度。 （3）云滴大多由水滴構(gòu)成，沒有閃電和降水。 2. 積雨云階段即雷暴的成熟階段：其結(jié)構(gòu) 1) 云中除上升氣流外，局部出現(xiàn)有系統(tǒng)的下降氣流，等溫線成波狀，降水產(chǎn)生并發(fā)展。 3) 有強烈的湍流、積冰、閃電、陣雨和大風(fēng)。 3. 消散階段,其結(jié)構(gòu)： 1) 下降氣流遍布云中，云中等溫線向下凹； 2) 云體向水平方向擴展，云體趨于瓦解和消散。陣風(fēng)鋒：雷暴云中強烈下降氣流的前緣。p一般雷暴過境時的地面天氣 1. 氣溫 雷暴來臨之前地面氣溫高，雷暴過境氣溫驟降，冷空氣中心氣溫最低。 2. 氣壓 在成熟雷暴移來之前：氣壓一直是下降的。雷暴臨近時：氣壓開始上升,冷空氣到達之處，氣壓廓線上呈現(xiàn)出一個明顯的園頂形

3、氣壓鼻。 3. 風(fēng) 在積云階段或雷暴移來之前一般風(fēng)速較小，風(fēng)向是向云區(qū)輻合的。雷暴云發(fā)展到成熟期或成熟的雷暴移來時風(fēng)向會突然改變，風(fēng)速急劇增大，在冷空中心移過后，風(fēng)向向相反方向偏轉(zhuǎn)，風(fēng)力減弱。 4. 陣雨： 雷暴降水一般是強度較大的陣雨，通常在雷暴活動時突然發(fā)生。 5. 雷電發(fā) 生：在雷暴云中，云與地面、云與云間都會出現(xiàn)閃電。 電荷分布：云的上部帶正電荷，中部和下部帶負電荷，云底局部帶正電荷電荷的形成: 由于溫差電效應(yīng)、凍結(jié)電效應(yīng)和分裂電效應(yīng)等作用，使云滴之間產(chǎn)生電荷交換，小云滴帶正電荷，大云滴帶負電荷。上升氣流將小云滴帶到云的上部，而較大的云滴則留在云的中下部。 概 要 大氣中存在強烈的對流

4、性不穩(wěn)定和強的垂直風(fēng)切變，就會形成比普通雷暴更強、持續(xù)時間更長(幾小時至十幾小時)、水平尺度更大(幾十千米)的強雷暴。p強雷暴云的結(jié)構(gòu) 強雷暴云的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為云體內(nèi)有穩(wěn)定、強大的升降氣流。上升氣流從云體右前側(cè)流入，到達對流頂附近減弱并分為三支，一支按慣性向云體后方運動，第二支可伸展到平流層低層，造成云頂突出的云塔。第三支則隨高空強風(fēng)吹向云體前方遠處，形成向前延伸的云砧.下降氣流常由兩部分組成，一部分是由降水拖拽作用帶下的下沉氣流；另一部分則是由對流層中層云外流入的干冷空氣。強雷暴云的氣流結(jié)構(gòu)，使上升氣流和下降氣流能同時并存且維持相當長時間。p強雷暴過境時的地面天氣 1. 颮： 大氣中風(fēng)突然急劇變

5、化的現(xiàn)象稱為颮。 颮鋒： 強雷暴云下，下降氣流與前方上升的暖濕空氣之間分界面稱為颮鋒。 2. 冰雹： 大的或中等的一般降落在颮鋒后的大風(fēng)區(qū)，而一些小冰雹則會隨斜升扭轉(zhuǎn)氣流沿砧狀云頂拋出，落在離雷暴云體幾千米外的地方. 3. 龍卷： 從積雨云中伸展出來的漏斗狀的猛烈旋轉(zhuǎn)的云柱，叫龍卷。 龍卷的尺度： 在地面上，其直徑一般在幾米到幾百米之間，越往上，直徑越大，龍卷的垂直伸展范圍很大，有的從地面一直伸展到積雨云云頂。 持續(xù)時間： 幾分鐘到十幾分鐘，與強雷暴相連的成熟龍卷可持續(xù)30分鐘。 破壞力： 其風(fēng)速極大，最大可達100200米秒，中心氣壓極低，可低達400200百帕。 4. 暴雨:p強雷暴云的種

6、類 1. 多單體風(fēng)暴： 多單體風(fēng)暴是一種大而強的風(fēng)暴群體，由多個處于不同發(fā)展階段的雷暴單體組成，這些單體有組織地排成一列，形成一個有機的整體。多單體風(fēng)暴的流場特征是上升氣流和下降氣流能夠同時并存較長時間，而不象普通雷暴那樣，出現(xiàn)強下降氣流的同時上升氣流將減弱。 2. 超級單體風(fēng)暴 超級單體風(fēng)暴是只有一個巨大單體發(fā)展成的猛烈的強風(fēng)暴。 3. 颮線風(fēng)暴 颮線風(fēng)暴簡稱颮線。它是由排列成帶狀的多個雷暴或積雨云群組成的強對流天氣帶。沿著颮線會出現(xiàn)雷電、暴雨、大風(fēng)、冰雹和龍卷等惡劣天氣。 知識要點： 熱雷暴、地形雷暴、天氣系統(tǒng)雷暴的形成條件；熱雷暴、地形雷暴的特點；雷暴的移動和傳播規(guī)律 課前提問：我國夏天

7、為什么多雷暴？ 一、雷暴的種類一、雷暴的種類p熱雷暴 定義： 由熱力對流產(chǎn)生的雷暴稱熱雷暴。形成： 夏季午后近地層空氣受地面輻射而迅速增溫，氣層趨向于不穩(wěn)定；由于地表性質(zhì)分布不均，會有熱力對流產(chǎn)生。如果空氣中有充沛的水汽，積狀云就會迅速發(fā)展成雷暴。夏季晚上熱雷暴也能在高空出現(xiàn)。冬季，能出現(xiàn)在沿海。特點： 范圍小、孤立分散、各個雷暴云間有明顯間隙，有明顯的日變化。p地形雷暴定義：地形雷暴是暖濕不穩(wěn)定空氣在山脈迎風(fēng)坡被強迫抬升而形成的雷暴。形成：不穩(wěn)定大氣的垂直于山脈走向的風(fēng)速分量較大，山坡也比較陡峭，地形抬升作用明顯，就會形成雷暴。特點：典型的地形雷暴常很快形成，雷暴云沿山脈走向成行出現(xiàn)而不大移

8、動，且面積較大，云中氣流劇烈，降水強度大，有時還會降冰雹；云底高度較低，常能遮住整個山頭。 p天氣系統(tǒng)雷暴天氣系統(tǒng)雷暴1.鋒面雷暴 (1)冷鋒雷暴冷鋒雷暴形成：冷鋒雷暴是冷空氣強烈沖擊暖濕不穩(wěn)定空氣而形成的。判斷：冷鋒雷暴出現(xiàn)時間，大約在冷鋒過境前后24小時內(nèi)。特點：強度大，許多個雷暴云沿鋒線排列成行，組成一條寬幾千米至幾十千米、長幾百千米的狹長雷暴帶。冷鋒雷暴在晝間、夜間、陸地、海上都能出現(xiàn)，日變化較小，移動速度較快， (2)靜止鋒雷暴靜止鋒雷暴定義：靜止鋒雷暴是由暖濕不穩(wěn)定空氣沿鋒面上升，或是由低層氣流輻合上升而形成的。它多出現(xiàn)在地面鋒線的兩側(cè)，呈分散的塊狀分布。特點：范圍較廣，持續(xù)時間長

9、(可連續(xù)幾天內(nèi)都出現(xiàn))，雷暴云常隱藏在深厚的層狀云系中。準靜止鋒雷暴常有明顯的日變化，多產(chǎn)生在后半夜，白天逐漸減弱或消散。 (3)暖鋒雷暴暖鋒雷暴形成：它是在暖鋒向前移動時，由暖濕不穩(wěn)定空氣沿暖鋒上升而形成的。在850hPa或700hPa上有切變線配合時，暖鋒上才比較容易出現(xiàn)雷暴。 特點：與靜止鋒雷暴相似。 暖鋒雷暴在一天中的任何時刻都能出現(xiàn)，但夜間出現(xiàn)更多些。2.冷渦雷暴 北方冷渦雷暴: 常出現(xiàn)在我國東北和華北地區(qū)，出現(xiàn)時，天氣 變化很突然，有明顯的日變化，多出現(xiàn)在午后 或傍晚。南方冷渦雷暴：主要指西南渦。西南渦東移時，輻合上升運動 加強，在西南渦的東部和東南部偏南氣流中產(chǎn) 生雷暴。3.空中

10、槽和切變線雷暴形成：夏半年，槽線和切變線附近氣流的強烈的輻合，能產(chǎn)生較 大范圍的強烈上升運動，有利于雷暴的形成。特點：空中槽雷暴常沿槽線呈帶狀分布，或呈零星塊狀分布。4.副熱帶高壓(太高)西部雷暴 在副熱帶高壓西部，雷暴常發(fā)生在高壓脊線以北的西南氣 流中，且副高在西進或東退時，出現(xiàn)較多。p 雷暴的移動與傳播雷暴的傳播：是指在原來雷暴的周圍產(chǎn)生出新雷暴的現(xiàn)象。結(jié) 論：一般雷暴移動方向與對流層中平均風(fēng)的風(fēng)向相 一致。強烈雷暴通常偏向?qū)α鲗又袑语L(fēng)之右。 天氣系統(tǒng)雷暴的移動與天氣系統(tǒng)方向相同。 “東閃日頭，西閃雨”；“雷暴不過河,雷暴不過山”p 雷暴的季節(jié)變化 一年中雷暴出現(xiàn)最多的季節(jié)是夏季(特別是在

11、6、7、8月)，春、秋季次之，冬季除華南少數(shù)地區(qū)外，全國極少有雷暴出現(xiàn)。 知識要點: 雷暴對飛行的影響；安全通過雷暴區(qū)的方法 概念： 雷暴的傳播，下?lián)舯┝?，微下?lián)舯┝?課前提問： 為什么說“雷暴不過河”？ 飛機突然下沉容易發(fā)生事故 颮鋒下滑航道颮鋒下滑航道 一、雷暴對飛行的影響一、雷暴對飛行的影響p顛簸顛簸 在雷暴云中飛行，都會遇到強烈的飛機顛簸；雷暴云的不同部位，湍流強度是不同的。湍流自云底向上增強，到云的中部和中上部達到最強，到云頂才迅速減弱。在雷暴云的周圍一段距離內(nèi)，有時也有較強的湍流。p積冰積冰 在云中0以上的區(qū)域飛行都會發(fā)生積冰，在云的中部常常遇到強積冰，在云頂飛行有弱積冰。在消散階

12、段，積冰強度不大。p冰雹冰雹 在成熟階段的雷暴云中，飛行高度為30009000米時，遭遇冰雹的可能性最大，在地面沒有降雹的情況下，空中飛機仍有遭受雹擊的可能。在積雨云砧下面飛行時，也有可能被冰雹擊傷。飛機最好在距雹云10千米以外飛行。p 雷電雷電 飛行時數(shù)越多，飛機遭閃電擊的次數(shù)越多。飛機遭閃電擊的高度大部分發(fā)生在40009000 米，其中5000米左右為集中區(qū)。雷擊大多發(fā)生在大氣溫度為0左右(5)的雷暴云中，距云體3040千米處也有遭雷擊的現(xiàn)象。飛機遭閃電擊多發(fā)生在春、秋季節(jié)。p 下?lián)舯┝飨聯(lián)舯┝?downburst)定 義：能引起地面或近地面出現(xiàn)大于18米秒雷暴大風(fēng)的那股突發(fā)性的強烈下降氣

13、流，稱為下?lián)舯┝?。結(jié) 構(gòu)：下?lián)舯┝髟诘孛娴娘L(fēng)是直線風(fēng)，即從雷暴云下基本呈直線狀向外流動，水平尺度為440千米。微 下 擊 暴 流：微下?lián)舯┝鞒霈F(xiàn)在下?lián)舯┝髦校匠叨葹?4004000米，地面風(fēng)速在22米秒以上，下降氣流速度可達幾十米秒。 下?lián)舯┝鞯纳冢阂话阒挥?016分鐘；微下?lián)舯┝髦挥袔追昼?。?飛 行 的 危 害：下?lián)舯┝骱臀⑾聯(lián)舯┝髦袕娏业南陆禋饬骱屠妆┐箫L(fēng)，以及極強的垂直風(fēng)切變和水平風(fēng)切變對飛機的起飛著陸有極大危害。雷暴大風(fēng)還會刮壞停放在地面的飛機。p根據(jù)云的外貌判斷根據(jù)云的外貌判斷 1. 較強雷暴云的特征 (1)云體高大聳立，有砧狀云頂和最高云塔； (2)云底呈孤狀、滾軸狀、

14、懸球狀或漏斗狀，云體前方有移動較快的混亂低云； (3)云體下半部較暗，并有中心黑暗區(qū)；云體上部邊緣呈黃色(云中已有冰雹形成)； (4)周圍有旺盛的濃積云伴隨； (5)有垂直閃電。 2. 較弱雷暴云的特征 (1)云體結(jié)構(gòu)松散，砧狀云頂有與下部云體脫離的趨勢； (2)有水平閃電。p云中飛行時對雷暴的判斷云中飛行時對雷暴的判斷 1.根據(jù)無線電羅盤指針判斷 2.根據(jù)通訊受的干擾來判斷 3.根據(jù)天氣現(xiàn)象來判斷顛簸逐漸增強，大量降水和積冰的出現(xiàn)，是飛進雷暴云的標志。p使用氣象測雨雷達和機載氣象雷達探測雷暴使用氣象測雨雷達和機載氣象雷達探測雷暴 氣象測雨雷達回波: 雷暴云回波的強度大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實，邊緣輪廓

15、分明；在彩色熒光屏上為黃色和紅色。在平面顯示器上雷暴云回波常是孤立分散的。強雷暴云的回波:回波出現(xiàn)一些特殊的形狀，如鉤狀、指狀、V形、“黑洞”等。在高顯回波中:強雷暴云頂高在12千米以上，在熱帶地區(qū)可超過20千米。機載氣象雷達:在彩色氣象雷達上，大雨區(qū)是用紅色來顯示的，雷暴中的湍流和冰雹區(qū)則是用醒目的品紅色(或紫色)來表示。p繞過或從云隙穿過繞過或從云隙穿過 繞過云體應(yīng)選擇上風(fēng)一側(cè)和較高的飛行高度，目視離開云體不小于10千米。 雷暴呈帶狀分布時，如果存在較大的云隙，可從云隙穿過。p從云上飛過從云上飛過 飛機升限，油料等條件允許，可以從云上飛過。p從云下通過從云下通過 如果雷暴不強、云底較高、降

16、水較弱、云下能見度較好，且地勢平坦，飛行員有豐富的低空飛行經(jīng)驗，可從云下通過。 知識要點：山地背風(fēng)波的形成條件及其對飛行的影響;背風(fēng)波與對流的關(guān)系；海風(fēng)鋒與陸風(fēng)鋒的形成、天氣及其對飛行的影；城市熱島效應(yīng)及其對天氣的影響。 課前提問：在云中飛行時怎樣判斷是雷暴云？p背風(fēng)波形成的條件背風(fēng)波形成的條件1. 氣流越過的山脊不是孤立的山峰，而是長山脊或山岳地帶；2. 風(fēng)向與山脊交角大，最好是正交；風(fēng)速在山脊高度上一般不能小于8米秒，且從山脊到對流層頂，風(fēng)速隨高度的增加而增大或減小保持不變；3. 低層氣層不大穩(wěn)定，而上層氣層穩(wěn)定。p背風(fēng)波的傳播背風(fēng)波的傳播 山脊越長，傳播的距離越遠。影響范圍：水平方向上可

17、伸展幾十至幾百千米，向上可伸展到對流層頂。p 背風(fēng)波與對流的關(guān)系背風(fēng)波與對流的關(guān)系 在對流不穩(wěn)定的大氣里，地形波中的上升氣流，是激發(fā)對流發(fā)展的一種機制。p 背風(fēng)波對飛行的影響背風(fēng)波對飛行的影響 1. 山地波中有明顯的升降氣流和亂流，可給飛行造成很大的影響： 2. 背風(fēng)波中的下降氣流不僅使飛機高度下降，也使氣壓式高度表讀數(shù)偏高： 3. 造成飛機顛簸：最強的亂流出現(xiàn)在背風(fēng)波區(qū)比山頂稍低的地方。p 背風(fēng)波中的云背風(fēng)波中的云 能夠指示有山地波存在的云是山帽云、滾軸云和莢狀云。 定義：在大型山脈的背風(fēng)坡，在某些情況下，空氣越山后，在山的背風(fēng)面一側(cè)會出現(xiàn)局地強風(fēng)，這種自山上吹下來的局地強風(fēng)，稱下坡風(fēng)。p下

18、坡風(fēng)的形成下坡風(fēng)的形成 1. 冷鋒過山型。在大型山脈的迎風(fēng)坡一側(cè)為強冷高脊占據(jù)，脊前有明顯的冷鋒，背風(fēng)坡一側(cè)為暖性低壓控制。冷空氣越山后，以較大速度滑向坡下， 2. 水躍型地形波。對流層中低層有明顯的逆溫層，在靠近山頂?shù)谋筹L(fēng)側(cè)的對流層上層有大振幅的波動存在，波動傳到對流層中低層時，由于逆溫層的阻礙作用，振幅減小，形成前高后低的水躍型氣流，可將大氣中層有大動量的空氣帶到地面，使地面出現(xiàn)強風(fēng)。p下坡風(fēng)對飛行的影響下坡風(fēng)對飛行的影響 下坡風(fēng)的風(fēng)速是比較大的，一般20米秒左右，強的可達4050米秒。p 海風(fēng)鋒的形成過程海風(fēng)鋒的形成過程 海風(fēng)鋒是在海風(fēng)環(huán)流發(fā)展的過程中逐漸形成的。p 海風(fēng)鋒的天氣海風(fēng)鋒的天氣 在海風(fēng)鋒向內(nèi)陸推進的過程中，它所經(jīng)過的地方，會有氣溫的明顯下降，風(fēng)向風(fēng)速急劇變化的現(xiàn)象出現(xiàn)。 沿海風(fēng)鋒常有對流云系出現(xiàn)，在海岸線凸出的部分，當海風(fēng)鋒移向內(nèi)陸時，輻合就會加強；海岸線凹進的部分，情況側(cè)相反，使海灣輻散增強p城市熱島效應(yīng)的形成：城市熱島效應(yīng)的形成： 在人口稠密、工業(yè)集中、交通發(fā)達的城市內(nèi)的氣溫比郊區(qū)