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技术答疑

雷电——既熟悉又陌生的天气


  随着天气转暖,雷暴、冰雹、大风、短时强降水等强对流天气开始轮番造访。轰隆隆的雷声吓得孩子们惊慌失措、狂轰乱炸的冰雹害惨了农民,突然增强的大风吹得人们措手不及……
  这些天气有一个共性,就是都能在短时间内释放出强大的能量,这就是强对流家族的特性。如何防这些都是“暴脾气”的强对流天气呢?首先我们得了解它。今天我们就从最常见的雷暴开始说起吧。
  雷电缘何而起?
  在我国古代神话传说中,雷公主管打雷,电母是司掌闪电,二者经常一起出现。实际上,天气现象中它俩也是组合出现的,我们将这一组合称为雷电,它是伴有闪电和雷鸣的一种大气放电现象,通常也会伴随瓢泼大雨和冰雹,气象上将这个大气放电过程称为雷暴。
  雷电是由发展旺盛的积雨云引起闪电雷鸣的现象,积雨云中的小水滴和冰晶相互之间高度碰撞使云体带上电荷,当不同云体之间和云体和地面之间的正负电荷差达到一定程度时就会产生放电现象。雷电可分为云闪和地闪,云闪可发生在两个云层之间、单一云层内部以及云层和周围空气之间。地闪则是发生在云层和地面之间,实际上,只有20%的闪电会击中地面。万变不离其宗,负电荷区和正电荷区永远遵循着异性电荷相互吸引的原则。

  知道了闪电如何而来,那么雷声又是如何产生的呢?闪电时会产生巨大热量(大约30000℃),这些热量传导到周围空气中,使得空气突然膨胀,随后又被压缩,这两种运动所产生的冲击波转化为声波,这就形成了我们听到的雷声。
  雷公最常打卡地在哪?
  在我国,“雷公”经常打卡的地方是哪里呢?我们用年雷暴日数来衡量,世界气象组织将一个观测站听到雷声的观测日叫做雷暴日。通过统计1961-2016年我国年平均雷暴日数可以看到,年平均雷暴日数超过40天的区域主要分布在新疆西北部、西藏中部、四川西部以及沿长江以南地区,云南南部、广东南部以及海南北部年均雷暴高达90天以上,这就是“雷公”最常打卡的地方,在西双版纳的勐腊市年均雷暴日数高达108天,也就是说“雷公”每3~4天就要来此地打卡一天。

  总体而言,我国年均雷暴日数低纬地区多于高纬地区;同纬度地区则是地形复杂的山区多于地形平缓的平原地区,尤其是夏季青藏高原是一个巨大的热源,高原上空以上升运动为主,由于高原特殊的地形热力和动力作用强烈影响了其上空的大气环流。
  而在省会级大城市中,年均雷暴日数最多的城市当属海口,平均一年有84.2天能听到雷声,也就是说“雷公”每4天就会来海口打卡一天;而最少的当属乌鲁木齐,每年仅有4.5天能寻到“雷公”的踪迹,平均两个半月才能听到一次“雷公”之声。

  何时初闻雷声响?
  由于我国南北跨度大,每年初雷始鸣的时间迟早不一。就气象上通常采用的1981-2010年气候平均值来说,我国云南中南部以及湖南西北部1月份即可闻雷,也是“雷公”最早出现的地区;江南、华南大部以及西南地区南部平均初雷日期出现在2月份;在惊蛰月份(3月)出现初雷的地区则集中在江淮、江汉地区和四川大部;华北大部、西北东部的平均初雷日却在4月份,如北京的平均初雷日期为4月23日。新疆东部以及甘肃西北部则到6月才能觅得“雷公”踪迹,这是因为这里空气干燥,水份缺乏,云都很少,更难得有积雨云形成而响雷了。

  我国雷暴主要发生在4月至9月,7月达到峰值,11月至次年2月全国几乎无雷暴出现。统计发现,6月至8月也是我国雷电灾害的高发期,此时雷电造成的伤亡人数占全年的65%,其中,全年近三分之一的雷灾伤亡出现在7月。

  哪里雷声变多了,哪里雷声变少了?
  统计数据发现,总体来看,1961-2016年中国年均单站雷暴日数在波动中呈现出减少趋势。但1960年代年均单站雷暴日数相比1970年代偏小,其中1970年代年均单站雷暴日数最多,2000年代最少。通过对比发现,七大地理分区中年均单站雷暴日数均在2000年代普遍少,而2010年代开始才又开始增加。

  从空间看,西藏大部分地区、重庆、甘肃北部、山西、河北、黑龙江西北部、浙江沿海等地区的雷暴日数呈现出明显的增加趋势。新疆西北部、四川西部和长江以南的广大地区等均呈现出明显的减少趋势。广大的西北地区由于深居内陆腹地,水汽少,对流活动弱,较少形成雷暴事件,因此,雷暴日数的年际变化趋势也相对不明显。中国气象报记者 王美丽

专家顾问:清华大学助理研究员 孔锋   来源:中国气象报社
 
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