雷雨雲形成的原因

  雷雨雲是一大團翻騰、波動的水、冰晶和空氣。不過雷雨雲是怎麼形成的呢?以下就是小編給你做的整理,希望對你有用。

  雷雨雲的形成:

  雷雨雲的形成需要一定的條件,從局地條件來看,首先,大氣的垂直層結構必須是不穩定的,以便誘發對流活動的發生和發展;其次,空氣中要有足夠的水分,能夠滿足雲的生成。從天氣背景來看,應當有促發局地對流發展的天氣形勢,如冷鋒過境、正在填塞中的低壓、反氣旋後部、小波動以及高空下股冷空氣活動等。雷雨雲往往由積雲發展而來,它是對流雲發展的成熟階段。一個發展完整的對流雲,一般都有一個形成、成熟和消散的過程。

  不同的地方,不同的發展階段,對流雲的厚度相差十分懸殊。在中國西北高原地區,由於大氣中的水汽不充沛,對流雲發展到積雨雲階段也只有3—4公里厚;而中、高緯度的鋒面性對流雲,在發展初期其厚度即可達到5—6公里;在熱帶海洋地區,例如美國的佛羅里達,由於水汽充足,對流雲發展十分旺盛,其雲頂抵達平流層,高度可達20公里以上,其水平尺度一般約為30—40公里。在大多數情況下,雲體先在垂直方向較快增長,當雲頂達到一定的高度並比較穩定之後,才在水平方向較快地增長。

  雷雨雲成熟的標誌是伴有雷電活動和降水,當下沉氣流在地面形成陣風時,地面溫度開始明顯下降。一陣電閃雷鳴,狂風暴雨過後,雷雨雲就進入消散階段。在消散階段,雲中已為有規則的下沉氣流所控制。雲體逐漸崩潰,雲上部很快演變成高積雲和偽捲雲,而云底有時還有一些碎積雲或碎層雲,它們是由降水在地面蒸發後上升凝聚而成的。

  在雷雨雲的下方,大氣的電場與晴天正好反向,也就是說,此時地面帶正電荷。它是由雷雨雲感應產生的。這說明雷雨雲帶有負電荷。大量的研究證明,在雷雨雲中存在著正、負兩種電。正電荷集中在雲的上部,而負電荷集中在雲的中下部。在通常情況下,雲下部的負電荷略多於上部的正電荷。有時,在雲的底部還有一個範圍不大的帶正電荷區域,它一般處於雲的前部,這裡上升氣流有區域性的極大值。

  雷雨雲的階段:

  形成階段

  這一階段主要是從 淡積雲向 濃積雲發展。雲的垂直尺度有較大的增長,雲頂輪廓逐漸清楚,呈圓孤狀或菜花形,雲體聳立成塔狀。這樣的雲我們在盛夏常常看到。在形成階段中,雲中全部為比較規則的上升氣流,在雲的中、上部為最大上升氣流區。上升氣流的垂直廓線呈拋物線型。一般不會產生雷電。在其形成階段,淡積雲向濃積雲發展。雲的垂直尺度有較大的增長,雲頂的輪廓逐漸清晰,呈圓弧狀或花菜形,雲體聳立成塔狀。在這一階段,雲中全部為比較規則的上升氣流,雲的中上部是最大氣流上升區。此階段經歷的時間大約為15分鐘,一般不會產生雷電和降水。

  成熟階段

  從濃積雲發展成 積雨雲,就伴隨 雷電活動和 降水,這是成熟階段的徵象。在成熟階段,雲除了有規則的上升氣流外,同時也有系統性的下沉氣流。上升氣流通常在雲的移動方向的前部。往往在雲的右前側觀測到最強的上升氣流。上升氣流一般在雲的中、上部達到最大值,濃積雲逐漸發展成積雨雲。此階段,雲中除了有規則的上升氣流外,同時也有系統性的下沉氣流。上升氣流通常在雲的移動方向的前部,氣流的最大值一般出現在雲的中上部,其速度可以達25—60米/秒,甚至更高。下沉氣流是一支從雲的中下部傾斜地穿出來的氣流,它對雷雨雲的發展成熟不單純起消極作用,還與上升氣流一起構成雲中的鉛直環流。對流雲的厚度與起水平尺度具有同一數量級。這是對流雲與其他種類雲最重要的差異之一。

  消散階段

  一陣電閃雷鳴、狂風暴雨之後,雷雨雲就進入了消散階段。這時,雲中已為有規則的下沉氣流所控制。雲體逐漸崩潰,雲上部很快演變成中、高雲系,雲底有時還有一些碎積雲或碎層雲。

  雷雨雲起電的機理主要有四種理論:

  水滴破裂效應:雲中水滴在高速氣流中作激烈運動,分裂成一些帶負電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒,後者同時被上升氣流攜帶到高空,前者落在低空,這樣正負兩種電荷便在雲層中被分離,這也就是造成90%的雲層下部帶負電的原因。

  吸電荷效應:由於宇宙射線或其它電離作用,大氣中存在正負離子,又因為空間存在電場,在電場力的作用下正負離子在雲的上下層分別積累,從而使雷雨雲帶電,又稱感應起電。

  水滴凍冰效應:水滴在結冰過程中會產生電荷,冰晶帶正電荷,水帶負電荷,當上升氣流把冰晶上的水分帶走時,就會導致電荷的分離,而使雷雨雲帶電。

  溫差起電效應:實驗證明在冰塊中存在著正離子***H+***和負離子***OH-***,在溫度發生變化時,離子發生擴散運動並相互分離。積雨雲中的冰晶和雹粒在對流的碰撞和摩擦運動中會造成溫度差異,並因溫差起電,帶電的離子又因重力和氣候作用而分離擴散,最後達到一定的動態平衡。