强对流天气是地球大气复杂非线性运动的结果,也是多种尺度大气系统相互作用的结果,其形成需要充足的水汽、一定的不稳定条件和抬升触发机制。
强对流天气是空气强烈地垂直运动导致的。具体来说,其形成过程大致如下:白天地面不断吸收太阳发出的短波辐射,温度上升,并且放出长波辐射加热大气。当近地面的空气从地球表面接受到足够的热量,就会膨胀,密度减小,大气处于不稳定状态。就像水缸中密度较小的油处于底部,而水处于上部时会产生强烈的上升运动一样,近地面较热的空气在浮力作用下上升,形成上升的湿热空气流。当上升到一定高度时,由于气温下降,空气中包含的水蒸气会凝结成水滴。当水滴下降时,又被更强烈的上升气流携升,如此反复,小水点开始积集成大水滴,直至高空气流无力支持其重量,最后下降成雨。
然而,各类强对流天气形成的物理过程不完全相同,还与下垫面的动力和热力作用的影响有很大关系,并且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。
例如,局部地区南下的冷空气异常活跃,且与比较潮湿的空气碰撞十分不稳定,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从而导致强对流天气出现。另外,全球气候变暖也可能是引发强对流天气的原因之一。
以今年4月前后我国南方强对流天气频繁为例,主要原因是当时副热带高压偏强,其北部的暖湿气流较为活跃,华南地区随着季节转换已进入前汛期,而北方不断有弱冷空气南下,江南和华南正位于冷暖气流交锋最频繁的区域,因此容易发生短时强降水天气。同时,江南华南一带由于太阳辐射增强而越来越暖,南方来的暖湿气流携带有大量水汽和热量,大气中容易积蓄能量,当北方冷空气以适当的方式侵入暖湿气团时,就会在部分地区形成垂直运动特别强的空气运动,即强对流天气系统,使得空气中积蓄的水汽和能量短时间内得到释放,于是形成了强雷电、雷暴大风甚至冰雹等强对流天气。
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