什么叫强对流天气?近段时间南方的雨水是这个现象造成的吗?

什么叫强对流天气?近段时间南方的雨水是这个现象造成的吗?
什么叫强对流天气?
近段时间南方的雨水是这个现象造成的吗?

什么叫强对流天气?近段时间南方的雨水是这个现象造成的吗?
强对流天气相关定义
强对流天气是指出现短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹和飑线等现象的灾害性天气,它发生在对流云系或单体对流云块中,在气象上属于中小尺度天气系统.中央气象台7月18日早6时发布暴雨及强对流天气警报：预计今天白天到夜间,四川西北部及南部和东部、重庆、陕西南部、湖北西部、贵州北部、云南东北部以及河南中北部、山西东南部、河北大部、山东大部、北京、天津、辽宁大部、吉林中东部、黑龙江东部等地有大雨或暴雨,其中四川盆地东北部、重庆中西部以及山东半岛北部、辽宁北部和东部、吉林中部等地的部分地区有大暴雨.上述地区局地并将伴有短时雷雨大风等强对流天气.
强对流天气是发生在对流云系或单体对流云块中,在气象上属于中小尺度天气系统.这种天气的水平尺度一般小于200公里,有的仅有几公里.这种天气破坏力很强,它是气象灾害中历时短、天气剧烈、破坏性强的灾害性天气.世界上把它列为仅次于热带气旋、地震、洪涝之后第四位具有杀伤性的灾害性天气.
强对流天气是气象学上所指的发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏力极大的灾害性天气,主要有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等.强对流天气发生于中小尺度天气系统,空间尺度小,一般水平范围大约在十几公里至二三百公里,有的水平范围只有几十米至十几公里.其生命史短暂并带有明显的突发性,约为一小时至十几小时,较短的仅有几分钟至一小时.强对流天气来临时,经常伴随着电闪雷鸣、风大雨急等恶劣天气,致使房屋倒毁,庄稼树木受到摧残,电信交通受损,甚至造成人员伤亡等.
强对流天气灾害特点
强对流天气是以大尺度天气系统为背景,大尺度天气系统影响或决定着中小尺度天气系统的生成、发展和移动过程,而中小尺度天气系统又对大尺度天气系统有反馈作用.广东省强对流天气的特点主要表现以下几个方面：
▲(1)发生早、结束迟
广东的强对流天气一般2月开始发生,至9月以后逐渐减少,个别年份可提前在1月出现,推迟至10～12月结束.
▲(2)强度大、破坏性强
广东的强对流天气与其它地区强对流天气一样,具有垂直方向速度大、突发性强、破坏力大的特点,如出现强对流天气时,一些过程的瞬时风速达12级或以上,甚至超过100米/秒.
▲(3)出现频繁,水平尺度小,生命史短
强对流天气是广东各种自然灾害中出现次数最多的一种灾害性天气,大风、飑线、冰雹和龙卷风出现均较频繁,例如,有的年份,一天内竟降冰雹4次,最长降雹时间可持续半小时；有的月份,全省可出现持续多日降雹.强对流天气的水平尺度小,一般小于200公里,有的仅几公里.生命史短,一般仅几小时至几十小时.此外,它还有气象要素梯度大以及非地转平衡、非静力平衡的基本特征.
对流天气易于在某些特定的地区形成和发展,如山脉两侧、海陆边界、湖泊周围、沼泽地带等等,因此,各类强对流天气形成的物理过程是不完全相同的,这与下垫面的动力和热力作用的影响有很大的关系.
强对流天气为何频繁
强对流天气今年为何频繁发生?中央气象台天气预报室副主任周庆亮接受记者采访时说,今年入汛以来,全国主要降雨带在一个地区“盯”着的时间不是太长,所以某个地区持续大范围的强降雨天气不多.局部地区强对流天气范围大次数频繁的主要原因,是由于今年南下的冷空气异常活跃,频繁南下的冷空气比较潮湿而且十分不稳定,这种湿暖的大气在盛夏炎热的午后,会产生强烈的垂直运动而导致出现强对流天气.另外,北方地区高空受较强西北气流控制,白天天气晴好,太阳辐射强,近地面气温升高迅速,而位于华北地区的低涡相对稳定,常常引导冷平流南下,在部分地区形成了上冷下暖的不稳定大气层,使得这些地区容易产生强对流天气.
强对流天气的另一罪魁祸首是全球气候变暖.国家气候中心副主任罗勇表示,近年来天气变化的幅度正在加剧是事实,最近一个月以来,全球各地纷纷传来天气反常的报告.几乎与北京突遭暴雨的同时,上海也遭到了暴雨的袭击,亚洲的很多国家如日本、孟加拉国等国家也遭受剧烈的强对流天气袭击,罗马尼亚热死了18人的高温天气突然变成了夹杂着冰雹的雨,雷电击中4人.同样遭受暴雨困扰的还有意大利北部、法国和南亚.德国和意大利的山区甚至上演了“七月飞雪”.
强对流天气出现时间
广东的强对流天气全年都可能出现,雷雨大风多发生在春、夏、秋三季,冬季较为少见.短时强降水一年四季都可见,也以春、夏、秋三季为多.龙卷风一般发生在春夏过渡季节或夏秋之交(4～10月),以前者居多.飑线多发生在春夏过渡季节冷锋前的暖区中,台风前缘也常有飑线出现,以3～9月居多.冰雹在广东省大多出现在冷暖空气交汇激烈的2～5月份,也可在盛夏强烈而持久的雷暴中降落.
强对流天气内部蕴藏着巨大的能量,它具有突发性、强度大、持续时间短的特点.一旦强对流天气发生,它的破坏力极大,其影响波及到农业、工业、电力、通讯、城市建设、航空、交通运输等各行各业,并危及到人民的生命财产和安全.
强对流天气灾害分类
▲(一)飑线
气象上所谓飑,是指突然发生的风向突变,风力突增的强风现象.而飑线是指风向和风力发生剧烈变动的天气变化带,沿着飑线可出现雷暴、暴雨、大风、冰雹和龙卷等剧烈的天气现象,它是一条雷暴或积雨云带.
飑线是受起伏地形和热力分布不均而产生的动力作用和热力作用的综合结果.它的形成和发展除与天气形势有密切关系外,地方性条件也起着极其重要的作用.它常出现在雷雨云到来之前或冷锋之前,春、夏季节的积雨云里最易发生.潮湿不稳定气层能助长飑线的强烈发展.当它即将出现时,天气闷热,风向很乱或多偏南风.当强冷空气入侵时,地面冷锋前部的暖气团中,或低压槽附近,大气存在不稳定层结,此时最易形成飑线天气.飑线多发生在傍晚至夜间.
飑线从生成到消亡可分为三个阶段：
(1)初生阶段,一般经历3～5个小时,有6级左右大风,并伴有雷雨.
(2)全盛阶段,历时1～2小时,风向突然改变,风速骤增,常由8级猛增至12级以上,气压急剧上升,温度剧降,短时间会降低10°C以上.这阶段发生的狂风暴雨,破坏力很大.
(3)消散阶段,历时2小时左右,风力减小,雷雨强度降低,气压渐降,气温渐升,天气渐好.
▲(二)龙卷风
龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋,是由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷)产生的强烈的旋风,其风力可达12级以上,最大可达100米/秒以上,一般伴有雷雨,有时也伴有冰雹.它是大气中最强烈的涡旋现象,影响范围虽小,但破坏力极大.它往往使成片庄稼、成万株果木瞬间被毁,令交通中断,房屋倒塌,人畜生命遭受损失.龙卷风分为陆龙卷和海龙卷.出现在陆地上的龙卷称为陆龙卷,出现在海面上的龙卷称为海龙卷.它旋转力很强,常把地表面上的水、尘土、泥沙等卷挟而上,从四面八方聚拢成管状,有如“龙从天降”,因而得名龙卷.陆上龙卷风外围多为泥沙；海上龙卷外围多为海水.海上的这种龙卷群众也叫它“龙吸水”.
龙卷风是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的,其形成和发展同飑线系统等没有本质上的差别,只是龙卷风更严重一些.它的形成和发展必须有大量的能量供应,因而需要有强烈对流不稳定能量的存在.它与热带气旋性质相似,只不过尺度比热带气旋小很多.在形成和发展时,由于空气对流,使龙卷中心的气压变得很低,在气压梯度力的作用下,四周气压较高的空气就向龙卷中心流动,当它未流到中心时就围绕着中心旋转起来,从而形成空气的旋涡.
龙卷风的水平范围很小,直径从几米到几百米,平均为250米左右,最大为1千米左右.在空中直径可有几千米,最大有10千米.极大风速每小时可达150千米至450千米,龙卷风持续时间,一般仅几分钟,最长不过几十分钟,但造成的灾害是很严重的.
广东是我国龙卷风多发区之一,一年四季都会发生,从时间上看,以春末夏初为多,从地区上看以沿海地区最多,内陆较少.
▲(三)冰雹
冰雹是从雷雨云中降落的坚硬的球状、锥状或形状不规则的固体降水.常见的冰雹大小如豆粒,直径2厘米左右,大的有像鸡蛋那么大(直径约10厘米),特大的可达30多厘米以上.
冰雹是由于冰晶或雨滴在对流的积雨云中几上几下翻滚凝聚而降落的固体降水.它通常是产生在系统性的锋面活动或热带气旋登陆影响过程中,但也有局部性的.冰雹一般多出现在春夏之交,空气粤鞣⒄雇⒌奈绾螅叶喑鱿衷谀诼缴角T诖怪狈⒄雇⒌幕暝浦卸加斜⒋嬖冢⒁诼涞刂安槐蝗诨浦械谋⒕捅匦朐鲋磷愎淮蟆?掌泻芮康木哂忻飨云鸱纳仙髂苁贡⒃诳掌蟹锤瓷刀龀ぁ＞莨兰疲当⑹保仙硕匦氪笥?0米/秒；要产生10厘米的大雹,必须要有50米/秒以上的上升气流运动(一般产生雷雨的积雨云上升运动仅10米/秒左右).这样强的上升运动,完全靠大气不稳定的能量释放而获得.所以降雹的一个必要条件是空气中存在极不稳定的大气层,不稳定层越厚,越是利于降雹.
在积雨云内,0°C层以下的云层由水滴组成,0°C层以上的云层由过冷却水滴组成,再高一些的云层则由过冷却水滴与雪花和冰晶等混合组成.如果积雨云中上升气流时强时弱,当上升的冷却水滴与上空的冰晶或雪花相碰,过冷水滴就冻成冰雹的核心.冰雹形成后,或因上升气流减弱,或因其重量较大而下降,当它降到0°C层以下后,又有一部分水滴粘于其上,这时若上升气流增强,它又被带到0°C层以上的低温区,雹核表面的水又被冻成冰,当上升气流再也托不住时,它便落到地面,成为冰雹.
▲(四)雷雨大风
雷雨大风,指在出现雷、雨天气现象时,风力达到或超过8级(≥17.2米/秒)的天气现象.有时也将雷雨大风称作飑.当雷雨大风发生时,乌云滚滚,电闪雷鸣,狂风夹伴强降水,有时伴有冰雹,风速极大.它涉及的范围一般只有几公里至几十公里.
雷雨大风常出现在强烈冷锋前面的雷暴高压中.雷暴高压是存在于雷暴区附近地面气压场的一个很小的局部高压,雷暴高压中心温度比四周低,下沉气流极为明显,雷暴高压前部为暖区,暖区有上升气流,就在这个下沉气流与上升气流之间,存在着一条狭窄的风向切变带,其为雷雨大风发生处,它过境时带来极强烈的暴风雨.如果雷雨大风发生在单一气团内部,那么它常常是由于局地受热不均引起.雷雨大风的生命史极短.
▲(五)短时强降水
短时强降水是指短时间内降水强度较大,其降雨量达到或超过某一量值的天气现象.这一量值的规定,各地气象台站不尽相同.
▲(六）雷暴
强对流天气往往又会带来雷暴,当大气中的层结处于不稳定时容易产生强烈的对流,云与云、云与地面之间电位差达到一定程度后就要发生放电,有时雷声隆隆、耀眼的闪电划破天空,常伴有大风、阵性降雨或冰雹,因此雷暴天气总是与发展强盛的积雨云联系在一起.
由于雷暴的发生发展与积雨云联系在一起,从雷暴云的出现到消失,它有很强的局地性和突发性,水平范围只有几公里或十几公里,在时间尺度上也仅有2－3小时,因此,这种中小尺度天气系统在预报上有一定的难度.
强雷暴是一种灾害性天气,雷电会引起雷击火险,大风刮倒房屋,拔起大树,果木蔬菜等农作物遭冰雹袭击后损失严重,甚至颗粒无收,有时局地暴雨还会引起山洪爆发、泥石流等地质灾害.
强对流天气带来危害
强对流天气灾害大体上可将其归纳为风害、涝害、雹害.强对流天气发生时,往往几种灾害同时出现,对国计民生和农业生产影响较大.
飑线、龙卷风和雷雨大风最突出的气象要素之一是强风.
飑线在本省比较常见,全省各地均可发生.尽管飑线的水平尺度小,但在其影响的范围内都将发生强大的风、雨灾害,可导致树木折倒,房屋掀翻,瓦砾飞行,人畜受伤受害,庄稼倒伏.飑对广东内河航行的船只危害也较大,如1980年2月27日在潭江水道行驶的曙光401客轮,被飑吹沉,死亡301人,经济损失100万元；1983年3月1日在东平水道航行的红星283号,被飑吹沉,死亡148人,经济损失110万元；1985年3月27日在天河水道航行的红星312客轮,被飑吹沉,死亡83人,经济损失120万元.除此之外,几乎每年都有客、货船被飑吹沉事件发生,造成不同程度损失.
龙卷风的风向旋转时,中心风力可达100～200米/秒,具有极大的破坏力.如1987年4月6日在从化发生的一次龙卷风,吹塌房屋950间,严重损坏3210间,吹断荔枝1460棵,三华李、柑桔橙等果树15300株,死亡4人,受伤14人,经济损失100多万元；1990年4月10日龙卷风袭击阳江市,死亡16人,伤10人,倒塌房屋250多间,揭顶750间,在漠阳江上航行的船只被龙卷风吹倒,死10人,伤5人.1986年5月龙卷风袭击信宜和1989年4月23日龙卷风袭击普宁,亦造成较大的经济损失和人员伤亡.
雷雨大风的风力一般小于飑线和龙卷风,但它的发生不仅有大风,而且伴随有电闪雷呜和暴雨等现象,个别的雷鸣巨响使人感觉到有如地震一般.雷雨大风可导致人、畜伤亡、房屋倒塌和大片农作物被毁等.如1997年4月12日,花都、从化和广州市白云区15个乡镇遭受雷雨大风袭击,受伤2人,损坏房屋1047间,揭掉瓦房瓦面280间,荔枝等果树被吹断4800多棵,倒塌工棚6.6万平方米,损坏稻田、菜地4074亩,死亡三鸟6.5万只,直接经济损失2481万元.此外,雷电对航空活动造成的危害尤其严重.雷电也可能引发森林大灾和山火.
冰雹是雷雨云中水汽凝华和水滴冻结相结合的产物.雹以雹胚(霰)为核心,外面包有好几层冰壳.雹的密度大致在每立方米300千克至900千克之间,平均为每立方米700～800千克,大冰雹的降落速度可达每秒30米或更大.降雹形成的灾害虽然是局部和短时的,但后果是严重的.降雹会砸坏农作物、果园、房屋和其它设施、设备,致人畜伤亡.如1997年4月12日茂名市北部山区出现暴雨和冰雹等灾害,信宜市14个乡镇出现6～7级阵风,最大冰雹重15公斤,一般大的如鸡蛋,小如花生米,造成3人死亡,倒塌房屋750间,被揭房屋瓦面2万多间,损失三鸟300多万只,经济作物受损达10多万亩.1997年4月3日清新县10个镇受冰雹袭击,全县受损房屋10750间.高州市6个镇受冰雹袭击,损坏房屋16000间.
短时强降水易于形成洪水内涝,影响作物生长,影响人类正常的工作生活环境和健康,甚至威胁人类的生命.作物超时浸泡会烂根、死苗；房屋、堤坝长期浸泡会倒房、坍堤、垮坝.此外,内涝易于瘟疫和作物病虫害的流行.洪水可冲毁堤坝,淹没农田,毁掉庄稼,冲击桥梁,淹没房屋和家园,使人们流离失所,人畜均难逃其浩劫.短时强降水常构成暴雨的一部分.如1997年5月7～9日,清远市和广州市北部普降短时暴雨,清远市源潭镇降939毫米；高桥镇降512毫米；佛冈县龙山镇降614毫米；广州的花都市梯面镇降460毫米,从化龙潭镇降425毫米,由于暴雨集中,强度大,致使山洪暴发,山体下滑,江河水位猛涨,部分堤围溃决,造成极其严重的洪涝灾害,受灾人口36万人,死亡112人.倒塌房屋1.83万间.全停产乡镇企业65个,冲毁桥涵52座.损坏高压输电线路12千米,损坏通讯线路82千米,农业受浸面积3.97万公顷,直接经济损失达13.7亿元.
总而言之,强对流天气的破坏力很强,会产生严重的灾害.若以风速估计该类天气的能量,则一个强对流风暴的平均能量可达108千瓦·时,大约相当于10多个原子弹爆炸时具有的能量.国际上把它列为仅次于热带气旋、地震、洪涝之后的第四位具有杀伤性的灾害性天气.广东在1980～1985年期间发生的三次海难事件都是处于这种天气背景之下.
由于各类强对流天气有各自的发生季节和发生特点,农业生产为户外作业,又是根据季节来安排的,所以强对流天气对农业生产中的各类作物的危害不尽相同.上述的洪涝、风、雹是强对流天气灾害中影响农业生产的主要几种危害.强对流天气对农业生产的直接危害是外力摧毁庄稼,间接危害是由内涝诱发和传播病虫害致庄稼减产甚至绝收.
随着人民生活水平的提高,经济建设的发展,因强对流天气的发生而造成的损失也就更加严重.强对流天气灾害与强对流天气的类型、其影响的范围和持续时间是密切相关的.
强对流天气灾害防御
由于强对流天气突发性强,成灾种类多,破坏力大,常造成严重灾害,目前尚无有效办法人为削弱及防治,因此要采取预防为主、防救结合的策略.
1、建立抗灾夺稳产的农林牧结构和措施
(一)建立抗灾夺稳产的农林牧结构.在多强对流天气灾害发生的地方,特别是山区需大力种草种树,封山育林,绿化荒山,增加森林覆盖率,做好水土保持,减少水土流失,有可能减少空气的对流作用,以减轻强对流天气灾害的发生,农区增加林牧业比重,并增加种植抗强对流天气灾害和复生力强的作物比例；在强对流天气灾害多发区,多种根茎类作物.在关键生育期错开强对流天气灾害多发时段.成熟作物要及时抢收.
（二）对于防风：植树造林,绿化环境,巩固建筑物,以防雷雨大风、龙卷风等风害,改变生态环境,防止土壤沙漠化,保护水源,疏导沼泽.
(三)作物受灾后需及时采取补救措施.强对流天气灾害发生后,作物除遭受机械损伤外,还有许多间接危害,因此,应根据不同灾情,不同作物,不同生育期的抗灾能力等,及时采取补救措施.
(四)培育优良的抗强对流天气灾害的作物品种,提高作物抗灾能力.
2、提高强对流天气的预报水平和加强对强对流天气系统的理论研究
(一)提高强对流天气的预报水平
首先要对强对流天气的产生和移动作好预测预报,可利用气象雷达监测,加强气象台、站联防来预报强对流天气的发生,监视它的活动,还可利用地球同步卫星连续拍摄的云图照片,对强对流天气发生、发展、移动及消亡进行探索、追踪,配合天气形势图分析,有助于判断强对流天气出现地区的预测预报,从而可提高强对流天气的预报水平；及时发布预报信息,以便在强对流天气出现以前采取必要的防御措施.
(二)加强对强对流天气系统的理论研究工作
如加强对强对流天气成因的机理研究,加密监测强对流天气网点,更新监测手段；建立防灾减灾计算机指挥系统,尽快应用于抗灾救灾工作,提高应变能力,对影响本省的强对流天气灾害进行系统整理,并建立强对流天气数据库和灾情库,及时为领导决策和采取措施提供准确的灾情资料.
3、建立、健全防灾系统
（一）当发现强对流天气将发生时及时发出警报.迅速将强对流天气可能出现的预报传达至各有关地区、有关单位；通过广播、电视、高频电话等及时传递.
（二）兴修水利,清理沟渠,疏通水道整治脏、乱、差,以防强降水造成内涝积水.
（三）人工消雹：防雹的主要措施是消雹,使形成雹块的云层减薄或消散,阻止云中酝酿成雹和小雹长成大雹.方法有二种：一是将碘化银或碘化铅等催化剂通过地面燃烧或飞机播撒方式投入到成雹的积雨云中,增加积雨云中的雹胚,使其形成小雹,不易长成大雹.二是爆炸,采用高射炮、火箭、炸药包等向成雹的积雨云轰击,引起空气的强烈振动,使上升气流受到干扰,从而抑制雹云的发展,同时也能增强云中云滴间碰并的机会,使一些云滴迅速长成雨滴降落.对于防雹的科学实验,例如消雹原理、雹云探测、冰雹预报、防雹技术和效果等工作的研究也在积极发展和完善.
在防洪防涝、防风、防雹的各项防御措施中,植树造林改善局地小气候是关键.众所周知,影响对流发展的物理因子有六个,即大气的静力稳定度,云外下沉气流,挟卷过程,风的垂直切变,对流云的合并,对流活动对大尺度环流场的反馈作用等.破坏其中任何一个环节都可阻止对流的继续发展,避免形成强对流天气.在科学技术高度发达的今天,采取措施避免强对流天气灾害的发生是完全可能的.毫无疑问,预报的准确是前提,我们必须提高预测强对流天气灾害的水平.