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雷雲的形成——避雷針廠家

人氣:822發表時間:2018-06-15

 大氣運動會產生各種狀況的雲,如卷雲、層雲、積雲等,但是隻有起電雲才能發生閃電,這種雲稱之為雷雲、雷用雲或和雨雲。下麵就圖1. 12所示來說明一塊雷雲是如何形成的。

當太陽每天以大約IkW/em的熱侵入量加熱與其垂直的表麵時,它的許多能量都用於加熱與地表接觸的濕潤空氣。它使得低層濕潤空氣的密度減小,形成暖濕空氣上升,置換高空較稠密的空氣,而在暖濕空氣上升氣流四周的冷空氣則形成補充的下沉氣流,如圖1.12 (1)所示。

地球表麵的氣壓隨高度增加麵降低,因此上升的暖濕空氣邊上升邊膨脹。這一效應使得上升空氣將自己內部的熱能轉換成為高度的重力位勢時,其溫度要下降。如果氣流繼續上升,空氣冷卻最終將使大氣中的水蒸氣凝結起來,形成可見的小水滴,這就是所謂的“雲”,如圖1.12 (2)所示。

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水蒸氣由氣態變成液態時將釋放出熱量,該熱量又進一步加強這種上升置換過程,增強上升氣流進而凝結出更多的水滴,這種激烈的上升運動使得小塊積雲變成高大的濃積雲,如果對流繼續進行,積雲常常發展成以大於10m/s速度向上增長的更旺盛寶塔狀積雲,如圖1.12(3)所示

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 當寶塔狀積雲穿過濕空氣層時,因抬升造成局部絕熱冷卻.在雲塔周圍會形成襆狀雲或披風 雲。最後積雲的增長遇到大氣中的熱穩定平流層才中止下來。在熱帶海洋地區,由於水汽充足,對流運動非常旺盛,雲中活躍的雲塔其至可以在短時間內上升到平流層中一段距離然後再降下來。

穩定的平流層限製了積雲在垂直方向發展的最終高度。當積雲到達這個高度後,它的垂直運動 往往要發生水平偏移,雲頂要失去積雲的外貌,呈現出環形扁平雲。在雲頂高度上出現強大的水平風,將扁平雲的冰晶雲層吹向下風方向,形成砧狀雲,如圖1.12  ( 4 )所示。

以上所說就是一塊雷雲的形成,通常稱該塊雷雲為雲胞或雷暴單體,一次雷暴過程往往是由5 至6 塊雷暴單體構成群體(又稱為雷雲群)來參與的c。每個雷暴單體都是一個有著明顯邊界的大雲團。空氣在各個單體內部上升,而在各單體之間的公共邊界上下沉。上升和下沉氣流間的切應力造成局部湍流。由於每個雷暴單體的形成和發展往往不是同時的,一 個消失, 一個成長,此起彼伏. 這就是人們通常所看到的雷雲中烏雲翻滾現象。

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每個雷暴單體部有一定的生命期,即積雲階段、成熟階段和消散階段。

積雲階段就是剛介紹的由積雲向濃積雲發展的過程,一般持續時間僅為10~15min這個階段的特征是雲中皆為上升氣流, 最大上升氣流區在雲的頂部。雲休由水滴組成,僅上部出現一些雪花,一般無降水,雲中電荷正在增多並集中起來,但未發生閃電。

成熟階段就是從濃積雲發展成雷雲的過程,降水是該階段開始的重要標誌。其特征是雲中除了有組織的上升氣流環外,還出現有組織的下沉氣流環.如圖1.13所示。 一股是在雲移動的方向上, 由雲下流向雲內逐漸抬升的氣流環,另一股則是在雲左側,與降水相關的下沉氣流環。它們構成雷暴單體的骨架,其中上升氣流對雷雲的形成和發展起著主導作用,影響雷電的強弱。隨著雲的發展,當雲屮過冷水滴和冰晶共存發展到- 20度的高度以丨:時即開始閃電。隨著雲頂的繼續增長,閃電越來越頻繁,而且也越來越強烈。這一過程通常持續時間為15~30min。

消散階段就是雷雲放電之後,雲中上升和下沉的氣流減弱, 並為規則的下沉氣流所控製,雲體逐漸擴散開來。一般持續時間大約為30minn

這樣盡管一個雷暴單體的生命期往往不到一個小時,但整個雷暴的時間缺可能長達幾小時,這種雷暴稱之為氣團雷暴一般說它的危害性還不算太 大。另一種影響範圍和危害程度都遠遠超過氣團雷暴的,叫做 “ 鋒麵雷暴”。它的形成和發展均與 冷暖氣團的對流有著密切的關係。

大氣中不同性質的氣團,如冷氣閉和暖氣閉,它們之間會冇一個過渡區域,該區域稱之為“ 鋒”。當鋒的水平厚度比大範圍氣團小得多時.可以理想地把它看做足一個麵,稱之為“ 鋒麵”。由於潮濕不穩定的暖氣團的強烈對流可以發生在各種鋒麵上而造成雷暴,如圖1.14所示.所以峰麵雷暴的M覆蓋麵非常廣,來勢迅猛。如果是山暖氣團衝擊冷氣閉而形成的雷暴,稱 之 為 “暖鋒雷暴”,如果是由冷氣團推動暖氣團運動而形成的雷暴.則稱之為“冷鋒雷暴”。鋒麵雷暴與鋒麵的移動有關,一般隨鋒麵一起移動,平均速度為30〜 40km/h,且春秋季大於夏季,夜間大於白天,其方向與500Pa高度的氣流一致,因此冇可能與地麵的風向相反。在這兩種雷暴中,尤以冷鋒雷暴最為強烈,危害性也最大。

除此之外,在離大山脈地區,當暖氣團經過山坡時被迫抬升,也可以形成雷暴,這種雷暴稱之為 地形雷暴”。不過 ,它的範圍、強烈程度及其危害性,則比鋒麵雷暴小多了。