暴雨、冰雹、龍卷、雷暴大風等中尺度強風暴天氣能形成嚴重自然災害，給國民經濟建設和軍事活動帶來重大損失。世界各國頻數(shù)較高的自然災害是氣象原因造成的，而由中尺度天氣造成的重大災害占有很大比例。本文檔共79頁；當前第1頁；編輯于星期日\12點19分

本章重點：雷暴系統(tǒng)的結構特征和活動規(guī)律

強雷暴云發(fā)生發(fā)展有利條件

本章難點：強雷暴云結構特征本文檔共79頁；當前第2頁；編輯于星期日\12點19分概述雷暴的結構及雷暴天氣的成因中小尺度天氣系統(tǒng)主要內容本文檔共79頁；當前第3頁；編輯于星期日\12點19分對流性天氣：由大氣中的對流不穩(wěn)定層結造成的，并伴有陣雨、大風、冰雹、龍卷等天氣現(xiàn)象。對流性天氣的特征：

㈠對流性天氣都是對流旺盛的積雨云（cb）的產物㈡對流性天氣具有范圍小，發(fā)展快的特點。

㈢對流性天氣發(fā)展劇烈，易形成災害。概述本文檔共79頁；當前第4頁；編輯于星期日\12點19分

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，氣象要素和天氣現(xiàn)象會發(fā)生劇烈變化，如氣壓猛升，風向急轉，風速大增，氣溫突降，隨后傾盆大雨。強烈的雷暴甚至帶來冰雹、龍卷等嚴重災害。本文檔共79頁；當前第5頁；編輯于星期日\12點19分雷暴云：指產生雷暴的積雨云（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、冰雹、龍卷

等嚴重的災害性天氣現(xiàn)象之一

的雷暴稱為強雷暴。本文檔共79頁；當前第6頁；編輯于星期日\12點19分積雨云鬃積雨云本文檔共79頁；當前第7頁；編輯于星期日\12點19分§4.1雷暴的結構及雷暴天氣的成因

一般雷暴的結構

雷暴群或帶

一般雷暴天氣的成因

“穩(wěn)定狀態(tài)”的強雷暴的結構

強雷暴天氣的成因本文檔共79頁；當前第8頁；編輯于星期日\12點19分一、一般雷暴的結構1．生命史的三個階段

①積云階段（發(fā)展階段）②成熟階段

③消散階段

本文檔共79頁；當前第9頁；編輯于星期日\12點19分雷雨胞生命史，顯示胞內垂直氣流和凝結物的分布積云期成熟期消散期本文檔共79頁；當前第10頁；編輯于星期日\12點19分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：約十幾公里至中γ尺度。

４．垂直運動：(垂直速ωmax﹤15m/s)

５．垂直運動在對流層中層最強（300hpa-500hpa）

本文檔共79頁；當前第11頁；編輯于星期日\12點19分６．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。到凍結高度，云頂突然向上發(fā)展，至對流層頂附近后形成云砧。本文檔共79頁；當前第12頁；編輯于星期日\12點19分二、雷暴群或帶１．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環(huán)流，都經歷發(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β尺度。

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。本文檔共79頁；當前第13頁；編輯于星期日\12點19分一個典型的多單體雷暴群的平面圖本文檔共79頁；當前第14頁；編輯于星期日\12點19分三、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。本文檔共79頁；當前第15頁；編輯于星期日\12點19分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。本文檔共79頁；當前第16頁；編輯于星期日\12點19分3陣風

在雷暴云的成熟階段，云中產生的下沉氣流沖到地表面向四周散開造成陣風。陣風發(fā)生前風力較弱，多偏南風。陣風發(fā)生時，風向常呈氣旋式旋轉，然后又呈反氣旋式旋轉。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，在雷暴移向的下風方的風速要大于上風方。本文檔共79頁；當前第17頁；編輯于星期日\12點19分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，近與飽和）。本文檔共79頁；當前第18頁；編輯于星期日\12點19分在弱的垂直風切變中的孤立雷暴模型本文檔共79頁；當前第19頁；編輯于星期日\12點19分四、“穩(wěn)定狀態(tài)”的強雷暴的結構基本概念

颮暴：以強烈陣風為主的強雷暴

雹暴：以嚴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)展起來的本文檔共79頁；當前第20頁；編輯于星期日\12點19分超級單體風暴、多單體風暴、龍卷風暴、颮線是常見的強風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成不對稱環(huán)流和天氣系統(tǒng)。本文檔共79頁；當前第21頁；編輯于星期日\12點19分強雷暴與一般雷暴的主要區(qū)別：

①特定環(huán)流場，強的垂直切變和強的不穩(wěn)定。

②特定的鉛直環(huán)流穩(wěn)定狀態(tài)的含義：當強雷暴發(fā)展到一定階段時，會出現(xiàn)一個可以維持數(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。本文檔共79頁；當前第22頁；編輯于星期日\12點19分（一）超級單體“風暴１．定義及特征：

含義：具有單一的特大的垂直環(huán)流的巨大的強風暴云，是所有對流風暴云中最壯觀和最強烈的一類風暴云②水平尺度：20-40km，垂直尺度：18km

③生命史：幾個小時，移動路徑可達數(shù)百公里④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，后部有下沉氣流本文檔共79頁；當前第23頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第24頁；編輯于星期日\12點19分結構特征風暴云頂垂直氣流分兩部分：斜升氣流，下?lián)舯┝鳠o（或弱）回波區(qū)（穹窿）在風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)，它從風暴云右翼伸展到風暴云內并存在云中向上突入一段距離，一般稱其為“穹窿”。上風側是云墻，強回波區(qū)下風側是前伸懸體回波。本文檔共79頁；當前第25頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第26頁；編輯于星期日\12點19分

風暴的運動方向一般偏向于對流云中層的風的右側。所以這類風暴也叫做“右移強風暴”，但有的強風暴也可以是左移的。環(huán)境風因為風暴云十分高大，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。本文檔共79頁；當前第27頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第28頁；編輯于星期日\12點19分超級單體三維環(huán)流模型本文檔共79頁；當前第29頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第30頁；編輯于星期日\12點19分斜升氣流的形成：下?lián)舯┝鞯妮椛饬髋c進入云體的暖濕氣流匯合產生。下?lián)舯┝鞯男纬桑?/p>

①降水物的拖拽作用②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。③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。本文檔共79頁；當前第31頁；編輯于星期日\12點19分３．兩支氣流的作用斜升氣流的作用：①供應水汽②促進云雨發(fā)展③分迭大小不同的降水物，有利于冰雹的生成下?lián)舯┝鞯淖饔茫孩俚降乇砻婧笙蛩闹苌㈤_，形成強風②使上升氣流傾斜，產生斜升氣流本文檔共79頁；當前第32頁；編輯于星期日\12點19分㈡多單體風暴含義：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)流的風暴。多單體風暴中，對流單體橫向排成一行。他們不斷底在雷暴復合體中的右側發(fā)生，在左側消亡看起來風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。本文檔共79頁；當前第33頁；編輯于星期日\12點19分1973年7月9日美科羅拉多州所測到的多胞型雷暴的模型本文檔共79頁；當前第34頁；編輯于星期日\12點19分㈢颮線１．含義：有許多雷暴單體（其中包括若干超級單體）側向排列而形成的強對流云帶。風向、風速突變的狹窄的強對流天氣帶。很具破壞力的嚴重災害性天氣。２．水平尺度：長約幾十至幾百公里，寬約幾十公里至二百公里。

３．生命史：幾小時至十幾小時。

本文檔共79頁；當前第35頁；編輯于星期日\12點19分４．天氣現(xiàn)象：大風、冰雹、龍卷。颮線過境時，風向突變、風速急增、氣壓驟升、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，風力微弱，風向很亂或多偏南風，空氣濕度較大，天氣悶熱，具備雷雨條件。本文檔共79頁；當前第36頁；編輯于星期日\12點19分五、強雷暴天氣的成因天氣：大風（颮）、冰雹、龍卷㈠颮：１．含義：伴隨強風暴云來臨，氣壓涌升，氣溫急降，相對濕度增大的突然發(fā)作的強烈陣風。颮是強陣風的意思

。２．形成的原因：下?lián)舯┝鞯降乇砻嫦蛩闹苌㈤_。

本文檔共79頁；當前第37頁；編輯于星期日\12點19分㈡冰雹：

１．含義：直徑大于5毫米的固體降水物。

２．共同特點：①較強的上升運動（ωmax＞15m/s.）②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。③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，累積厚度不小于公里左右。

④有宜于形成“雹胚”的環(huán)境。⑤云內0℃層的高度適當，不太高也不太低。本文檔共79頁；當前第38頁；編輯于星期日\12點19分成熟雷雨內各種現(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本文檔共79頁；當前第39頁；編輯于星期日\12點19分３．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歷這樣的過程：首先雹胚進入斜升氣流之中，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“陣風前沿線”附近的后方。而小雹可能降落在離“陣風前沿線”較遠的后方或前方。本文檔共79頁；當前第40頁；編輯于星期日\12點19分

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有冷鋒南移，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。本文檔共79頁；當前第41頁；編輯于星期日\12點19分颮線垂直剖面本文檔共79頁；當前第42頁；編輯于星期日\12點19分㈢龍卷１．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叫做“龍卷風”。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。

本文檔共79頁；當前第43頁；編輯于星期日\12點19分

龍卷風是一種伴隨著高速旋轉的漏斗狀云柱的強風渦旋。龍卷風中心附近風速可達100ｍ／ｓ～200m/s，最大300m/s，比臺風近中心最大風速大好幾倍。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。由于龍卷風內部空氣極為稀薄，導致溫度急劇降低，促使水汽迅速凝結，這是形成漏斗云柱的重要原因。漏斗云柱的直徑，平均只有250ｍ左右。本文檔共79頁；當前第44頁；編輯于星期日\12點19分

龍卷風產生于強烈不穩(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。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，一般在六七月間，有時也發(fā)生在8月上、中旬。本文檔共79頁；當前第45頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第46頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第47頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第48頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第49頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第50頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第51頁；編輯于星期日\12點19分本文檔共79頁；當前第52頁；編輯于星期日\12點19分5月8日和9日，強龍卷風襲擊美國俄克拉荷馬州的俄克拉荷馬城。這次龍卷風襲擊只造成11人受傷，沒有造成人員喪亡，算是一個奇跡。不過，龍卷風還是造成了巨大的經濟損失。據紐約保險信息研究所估計，損失可能達到6-6.5億美元本文檔共79頁；當前第53頁；編輯于星期日\12點19分

這次龍卷風的行進路線非常類似于1999年5月3日的那一次龍卷風襲擊。那次一共有66個龍卷風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，經濟損失達12億美元，是近年來破壞力最大的龍卷風襲擊事件。本文檔共79頁；當前第54頁；編輯于星期日\12點19分２．主要特征：①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，垂直范圍在3-15km②生存時間幾分鐘到幾十分鐘③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。④風速：其中心風力可達100-200米/秒以上，具有極大的破壞力。

本文檔共79頁；當前第55頁；編輯于星期日\12點19分⑤結構：龍卷有時成對的出現(xiàn)，兩個的旋轉方向相反。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。⑥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。⑦科氏力不起作用，慣性離心力和氣壓梯度力平衡。

⑧非靜力平衡

⑨形成原因本文檔共79頁；當前第56頁；編輯于星期日\12點19分龍卷中的氣流分布示意圖本文檔共79頁；當前第57頁；編輯于星期日\12點19分

左龍卷和右龍卷本文檔共79頁；當前第58頁；編輯于星期日\12點19分§4.2中小尺度天氣系統(tǒng)中小尺度天氣系統(tǒng)的概念中小尺度擾動的特征颮中系統(tǒng)中尺度低壓系統(tǒng)本文檔共79頁；當前第59頁；編輯于星期日\12點19分一、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：

1.大尺度：

①水平范圍幾百至幾千公里。如氣旋、鋒面、臺風、高空槽（脊）、長波等。

②生命史：一天至幾天

本文檔共79頁；當前第60頁；編輯于星期日\12點19分2.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)。

②生命史：一小時至十幾小時

3.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。

②生命史：幾分鐘至一小時本文檔共79頁；當前第61頁；編輯于星期日\12點19分Olanski尺度劃分方案大尺度水平尺度>2000km中尺度水平尺度2～2000km

中α系統(tǒng)200～2000km1-5天

中β系統(tǒng)20～200km3小時-1天

中γ系統(tǒng)2～20km1小時小尺度水平尺度<2km本文檔共79頁；當前第62頁；編輯于星期日\12點19分二、中小尺度擾動的特征㈠水平尺度?、娲怪背叨龋捍蠖伎蛇_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。本文檔共79頁；當前第63頁；編輯于星期日\12點19分㈢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。本文檔共79頁；當前第64頁；編輯于星期日\12點19分水平尺度（公里）10－1－100100－101101－102102－103103－104天氣系統(tǒng)塵卷龍卷積云雷暴單體中低壓中氣旋（龍卷氣旋）颮中系統(tǒng)臺風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)本文檔共79頁；當前第65頁；編輯于星期日\12點19分㈣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。㈤散度：

甚至大尺度中散度為本文檔共79頁；當前第66頁；編輯于星期日\12點19分㈥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。㈦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，可觀測到地面風垂直于等壓線方向。本文檔共79頁；當前第67頁；編輯于星期日\12點19分㈧地轉偏向力：影響小塵卷和部分小龍卷的旋轉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)，就要考慮到地轉偏向力的影響。㈨非靜力平衡：在旺盛的對流云內，空氣不符合靜力平衡的假定。浮力可以使氣塊產生很大的垂直加速度。本文檔共79頁；當前第68頁；編輯于星期日\12點19分

三、颮中系統(tǒng)

1含義：和颮現(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)。本文檔共79頁；當前第69頁；編輯于星期日\12點19分雷暴高壓是指在成熟階段雷暴的下方，一般都有１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3～18h。在高壓的范圍內，大多有雷雨天氣，但也有個別的只有雷電而無降水。本文檔共79頁；當前第70頁；編輯于星期日\12點19分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（暖）鋒上。

本文檔共79頁；當前第71頁；編輯于星期日