通常人们所说的“强对流”,实际上是风、雨、雷、电、雹等天气的集合体。今天,我们就来细细聊一聊“强对流家族”。
雷 电
雷鸣电闪是强对流天气最显著和独特的标志,虽然是声光两种现象,但却是不可分割的一体,因此我们的神话中才有雷公电母出双入对。1、起电积累:积雨云中雨滴冰晶等各类降水粒子摩擦起电并正负分离;2、至强放电:正负电积累足够强,则其间空气被会电击穿,击穿路径就出现闪电。由于闪电就是强大电流极高温度,因此可以辐射出耀眼光芒,又因为闪电极快以微秒计,因此空气爆速升温膨胀挤压就出现雷声。云之间放电为云间闪或称云闪,云与大地之间放电为云地闪或称地闪,云闪数量远高于地闪,但造成人员伤亡和财产损失的主要是地闪。小贴士:光速30万公里每秒,而空气中声速只有约340米每秒,因此雷电到达观察者的时间差乘以声速得到的距离,就是一个很好的估算危险有多远,危险是远离还是逼近的好办法了。
△2018年4月5日,重庆市南岸区上空出现数道闪电,场景宛如科幻大片。(周智勇/视觉中国/版权图片 来源视觉中国)雨是由云滴碰并长大后上升气流顶托不住而掉落形成,对流云气流较强,因而雨滴也就可以大些。各类降雨的云中,强对流的积雨云由于空气垂直运动强烈,造就了更密集的大雨滴。因此虽然对流降雨时间可长可短雨量可大可小,但绝大多数暴雨却是由强对流造成。强对流不仅仅造成震撼人心的瓢泼大雨,也更因为密集大雨滴对光线的削弱导致的“黑昼”现象而夺人心魄,绝非一般阴天可比。
△7月24日下午,浙江省金华市天空乌云密布,城市白昼如夜,黑云滚滚犹如电影特效。(图文/时补法)
冰雹其实是降水的一种形式,但只有在强大的积雨云上升气流中,冰雹才能长到很大,比如这些↓↓△2021年5月10日16时,新余市渝水区罗坊镇出现直径30毫米冰雹。(图/汪洋)
△2020年5月6日14时20分许,福建南部地区出现短时强降雨并伴有冰雹天气,冰雹最大直径5厘米,形状似小孩拳头大小。(图/龙海市气象局、永春县气象局)
决定了冰雹长多大、有多少的,主要是积雨云中的气流强度和低于0℃的过冷水的多少。冰雹生长方式和过程并不唯一,学术界有不少看法。但不管哪一种,大体脱不了气流形式、强度与冰雹生长之间的博弈。
我们说过,强对流是垂直对流运动,雨是上升气流形成的,而风就是下沉气流造成的,下沉气流到地面后会四散开去,于是你就感受到了突然而来的强风。下沉气流初始是由降雨拖拽空气产生的,但后来因为种种复杂的原因得以加速,就造成了所谓下击暴流,除了龙卷,强对流大风中最极端的主要就是它造成。下击暴流是飞机起降时的致命大敌,所以各位,雷雨天时航班延误请给予更多的谅解。下击暴流造成了很多空难,但造成最大灾难的下击暴流事件,却不是飞机,而是“东方之星”的沉没,限于篇幅就不展开说了。集群的雷雨云可以形成“飑线”,带来更大范围的强风,飑线中可以有下击暴流,带来大范围强风中的局地极端强风。这类风灾造成的伤亡很多,是我国强对流天气灾害中的重头,距离我们最近的,就是4月30日南通大风。
△2021年4月30日20时40分,江苏南通一带出现飑线。(中央气象台 强天气预报中心制图)
下图是5月15日晚间的多条飑线,你怕了么?这些飑线中,出现了很多11-12级的大风点。
△5月15日24时,华中雷达拼图中可见多条飑线。(图片来源:中央气象台)
△2017年8月5日下午,呼和浩特上空现雨幡奇观,雨幡的形成需要恰到好处的环境条件。(宋桂英 摄)
雨幡就是雨在下降过程中的轨迹,当雨在半空中蒸发光时,轨迹未能接地,于是就像空中挂着的幡旗了,遂得名。雨蒸发带来的主要影响,就是使得空气失去潜热而变冷,热升冷降,落地为风。因此当你看到各类雨幡时,你留意一下,是不是有一阵突然起来的风?既然核心作用是蒸发,自然越干燥的天气越容易出现,因而在我国北方或者高原地区非常常见。龙卷理应要压轴出场,众多强对流天气中,最暴烈、杀伤力最大、视觉冲击最强的就是它。但龙卷的个头可能又是最小的,一般而言直径只有几十米到几百米。我国最近期的,就是5月14日晚间苏州龙卷和武汉龙卷了。
△2021年5月14日傍晚,苏州现龙卷风。(图片源于网络)
龙卷的形成很复杂,也并非一种方式,而且尚未研究透彻,但可以简单用一句话来概括:不同地方的风速差产生了竖立的旋转气柱,并在某种有利条件下维持或加强。
这是借用来形容强对流大风与冷空气、台风等大范围大风的本质区别的词。如果说台风从海上,冷空气自西伯利亚长途跋涉而来,那么积雨云通常自一片晴空中出生,堪称无中生有。冷空气和台风可以说是水平方向而来,而上述各类强对流大风究其根源却是因降雨而起,堪称从天而降了。
既然强对流可以产生大风,那么产生沙尘暴也就是情理之中的事情了。
只不过,不同于春季大范围的沙尘暴,夏季强对流天气引起的一般范围很小,消失很快,不太为人所知。比如内蒙古的强对流沙尘暴,大部分原地自生自灭了,很少影响到华北和西北各省,其实并不鲜见,但你可能并不知道。