玩转地理 | 强对流天气是什么？（揭秘三大对流性天气）
什么是对流性天气（系统）？
强对流天气是指发生突然、演变剧烈、破坏力极强的对流性灾害天气。在暖季（夏半年），当大气层结（大气中温度、湿度等气象要素的垂直分布）处于不稳定状态、空中有充沛水汽、并有足够对流冲击力的条件下，大气中对流运动得到强劲发展，形成“（强）对流性”天气。
它们的常表现为伴随雷暴现象的8级以上对流性大风、每小时大于20毫米的短时强降水或冰雹（通称“雹子”。由空中落下的冰块，呈球形或不规则形状，多在晚春和夏季的午后伴同雷阵雨出现，给农作物带来很大危害。注意“冰雹”与“霰”不同——霰音同线，或称“雪子”，是下雪前或下雪时出现的白色不透明的小冰粒，常呈球形或圆锥形）、龙卷风及飑线等。
这些天气系统不仅尺度小、生命周期短，而且气象要素（特别是气压差）水平梯度很大，天气现象剧烈，具有很大的破坏力，但由于其“来得急，变化快”，使得强对流成为最难预报的天气类型，成为一种灾害性天气（系统）。
时事链接
近期（中国）南方强对流天气频发，与往年相比较为异常——前期（4月上旬以前春季月份）偏少，但进入4月中旬以后明显高发，极端性增强。由于西太平洋副热带高压明显增强西伸北抬，春夏之交（4、5月份）的华南（两广）季风雨消失不见，季风雨带明显北移。暖湿气流（水汽）、太阳辐射（热量）以及北方冷空气（南下）三重因素影响，不稳定条件非常强，形成了有利于强对流天气发生的上冷下热的大气（层结）条件。
近期，造成江浙赣鄂等地雷暴、冰雹、龙卷风等强对流剧烈的原因（根据浙江气象服务中心的结论）如下：一是西太平洋副高发力增强，雨带北抬到江苏南京一带。二是副高内下沉气流造成浙江等原降雨区阴云渐消，阳光普照，气温猛升，水汽蒸发，造成近地面高温高湿，闷热异常，大气处于极不稳定状态。三是临近傍晚副高进一步增强，触发不稳定能量多地释放，引起副高边缘，对流猛烈发展，先是单点发展，后由点连片，形成江浙赣鄂近期罕见的强对流天气。
#01
雷暴天气
雷暴是由积雨云（积状云的一种，厚度大，上升气流强，云中湍流十分强烈。积雨云——空气对流而使水汽凝结成云，呈块状或花椰菜状，轮廓分明）强烈发展而出现闪电、雷鸣和强阵雨的局地风暴（注，我们常把能够达到雷暴强度的积雨云称为“雷暴云”）。雷暴形成三要素：大量的不稳定能量（暖湿不稳定空气），充足的水汽，足够的冲击力（上升运动）。
一般在雷暴来临前，风力较弱，大地散发出令人难受的闷热。当然，在闷热寂静中，虽有不祥之感，但更多人想的是“让暴风雨来得更猛烈些吧”！雷暴发生时，没有降水的闪电雷鸣现象，称干雷暴。雷暴过境时，气象要素和天气现象会发生剧烈变化：
如气压（地面气压先降后升，下降冷空气堆积形成冷高压）、气温（降水带下来大量冷空气，地面气温骤降）、风（随着下降气流和雷暴高压的出现，风速立即增大并有明显的阵性，风向急剧改变）、降水（强的阵性降水，降水最强区域在下降气流中心的下方，时间较短，但时有冰雹）等都有所表现。强烈的雷暴甚至带来冰雹、龙卷等严重灾害。
一个雷暴往往是由数个雷暴单体所组成（每个雷暴单体平均直径约8千米），在各个雷暴单体之间，虽然也常常充满着云，但这些云中的对流运动并不强烈，同雷暴云（积雨云）有所区别。一次雷暴过程，往往是由数个雷暴单体（每个雷暴单体的平均直径约为8千米）构成。其中雷暴的大致发展阶段如下：
积云阶段（积云开始形成，大气中不稳定能量逐渐释放转化为空气上升运动，即云中贯穿上升气流）、成熟阶段(云中出现降水以及降水拖曳的下沉气流，闪电、雷鸣、暴雨、冰雹等现象显现)和消散阶段（积雨云向水平方向扩展，趋向于消散，转变为密卷云、高积云、层积云等，上升气流范围缩小、强度减弱，即云中为下沉气流）。
雷暴活动的地理分布与纬度、地形和下垫面（地表）性质等因素有关。一般来说，低纬多于中纬，中纬多高纬（低纬终年高温、多雨，空气处于暖湿不稳定状态，容易形成雷暴。中纬夏半年，近地层大气增温、增湿，大气层结不稳定度增大，同时经常有天气系统活动）。
同纬度而言，山地（受山地阻挡，雷暴常沿山脉移动，如果山地不高，强雷暴可越山而过）多于平原（当暖湿而又不稳定的空气沿山坡爬升时，迎风坡地区常常形成雷暴。坡度越大，垂直于山的风速差异越大，雷暴发展越强烈），内陆多于沿海（江河湖海地区，由于热力作用——类似海陆风，白天因水面温度较低，常有下降气流存在，致使雷暴强度减弱甚至消失。夜间，水面温度较高，气层反而不稳定，有利于上升气流的发展，雷暴经过则会增强）。
雷暴移动的季节变化很大。一般情况是，随着气温升高和湿度增大而增多，所以雷暴暖季（夏半年）多而冷季（冬半年）少。一年中雷暴出现最多的是夏季，春秋次之，冬季除暖湿地区外，极少出现。以我国为例，雷暴主要发生在4月至9月的午后（午后雷阵雨），而11月至次年2月几乎无雷暴天气。但是这不代表冬季没有雷电，隆冬季节会有异常的“雷打雪”（降雪同时伴有雷电天气）现象。
#02
龙卷风
龙卷是一种少见的风力极强而范围不大的（突发性）涡旋云柱，形状像一个从积雨云底部垂下的大漏斗（象鼻），破坏力极大。龙卷伸展到地面时，引起的强烈旋风，称为“龙卷风”。据气象学定义，龙卷风是一种少见的局地性、小尺度、突发性的强对流天气。
龙卷有时悬挂在空中，有时伸延到地面。根据龙卷风发生地域，大致可分为三大类：在海上发生的龙卷风称为“水龙卷”；在陆上出现的龙卷风称为“陆龙卷”；还有一种“火龙卷”（由山林大火或火山喷发的水蒸气或烟气产生）。由于龙卷风的发生与强烈雷暴的出现密切相关，所以常见的龙卷风一般在温暖季节（午后）出现。
龙卷风的成因，至今仍然是一个“迷”。通常情况下，人们认为龙卷风是一种强烈旋转的小涡旋，生成在很强的热力不稳定性大气中。一种说法认为龙卷风生成与积雨云中强烈升降气流有关，另一种说法则认为龙卷形成在两条飑线的交点上。
龙卷风的中心气压极低，一般比同高度四周低几十百帕，而强龙卷中心附近的地面气压可降至400hPa（极端情况可达200hPa）。换言之，龙卷中心气压很低，气压梯度力极大，引发出强大风速和上升速度。
由于湿热气团强烈抬升，产生了携带正电荷的云团，一旦正电荷在云团局部大量积聚，吸引携带负电荷的地面大气急速上升，在地面就形成小范围的超强低气压，带动汇聚的气流高速旋转（即中心气压急剧降低，造成了水汽迅速凝结），形成漏斗状云柱（龙卷风）。
龙卷风易在两条飑（音同标）线的交点上生成。飑线，经常出现在夏季强冷空气的最“前哨”天气系统（详情可见下一模块）。飑线轨迹线两侧的风向和风速都有很大差异，出现了绕垂直轴旋转的涡旋，由此逐渐发展形成龙卷风。
龙卷中心附近有下沉气流，自中心向外是强盛的上升气流，组成漏斗状云体，其外围被水或尘土所包围。漏斗状云体轴一般是垂直的，当有垂直风切变时，也可能倾斜或折曲。龙卷通常单个出现，也有时成对出现。而成对龙卷的旋转方向往往相反，一个是气旋式，另一个是反气旋式。
从世界范围看，龙卷风主要发生在中纬度（大致为20°—50°）地区。其中美国是发生龙卷风最多的国家，平均每年出现500次左右，澳大利亚、日本次之。中国龙卷风时有出现，主要发生在东部平原（华南、华东）地区，春、夏（4—8月）两季则是龙卷风的多发季节。
如果龙卷风的爆炸作用（内外强烈的气压差，导致事物发生“爆炸”）、吸力作用（内部超低气压，可低至200到400百帕，形成巨大吸泵）和巨大风力（形同台风或飓风风力）共同施展威力，那么它们所产生的破坏和损失将是极端严重的，能摧毁建筑物并能将千万吨重物卷入空中，造成人员伤亡、财产损失。
龙卷风受到人们高度关注的原因，除了成因、破坏力等，还有就是至今难以准确预测。因为，龙卷风的发生范围都很小（一般直径不超过一千米），寿命又很短促（一般不超过一小时），这给科学研究和预报带来了很大的困难。
不过，龙卷风（与雷暴天气密切相关）到来之前，只要留心观察，总会出现一些值得注意的天气现象和特征的。比如，龙卷生成前大气很不稳定，常伴有云系对流旺盛（黑色低云，积雨云密布成“云砧”，还有电闪雷鸣等），气压明显降低，云的底部骚动特别厉害等等。
#03
飑线
飑线是一种强对流天气，气象学上指风向突然改变，风速急剧增大的天气现象。具体来说，飑线是带状雷暴群（即排列成带状的雷暴群）所构成的风向、风速突变的狭窄（范围小）的强对流天气带。飑线与其他对流天气一致，水平范围很小，其宽度、长度及维持时间都较短。
飑线来源于不稳定的大气环境（上下气层之间的风向风速差异较大，即存在较强的垂直风切变对于飑线的形成和维持至关重要），并受地形（山区存在大摩擦和阻挡作用的不利因素，强的飑线更容易在大平原地区发生）影响。
一般认为，飑是由于积雨云强烈发展而造成的。积雨云发展强盛时，它的后部（以云的前进方向一侧定为前部）就产生降水。由于降水物的拖曳，就产生和前部的上升气流同样强烈的下沉气流。这种下沉气流把高空冷空气带到云下，加上雨滴落到云下后，吸收空气中的热量使其本身蒸发，也使云下空气变冷，形成一个相对湿度较大的冷空气堆（即“冷堆”）。由于冷空气密度大，比较重，所以就在云下形成一个（冷）高气压区（雷暴高压）。
高压区的空气向低压区强烈辐散，以及高空动量（高空存在大风速区，风速极快）的下传，这样就产生了大风。当这个具有强烈辐散的、相对湿度大的、冷性雷暴高压移动到其前方（原为气压较低、相对湿度较小、风力较弱的暖空气所占区域）时，就容易发生飑的现象（带状分布，即风暴带，宽度小于1千米），并会有规律地移动。这条风暴带的上空就是一条积雨云带，而积雨云带下面的冷空气堆和其前方的暖空气之间的交界线叫做“飑线”。
由于大部分飑线与锋面活动有关（即飑线处于雷暴云下沉冷空气的前缘），空间结构和冷锋酷似（飑线称为“伪冷锋”、“阵风锋”，或是“飑锋”）。除了类似之外，飑线与冷锋也有很大差异，二者的主要区别在于：二者形成的尺度（冷锋的时空尺度大，故飑线强度有明显的日变化）和动力（冷锋的动力是气团之间气压梯度，阵风锋的动力是雷暴的下沉气流。故飑线的移速一般比冷锋要快）和天气现象（飑线天气剧烈得多）等。
飑线在美国西部大草原一带出现最频繁，它发生以后常常向东移动。在阿根廷、俄罗斯西南部（东欧）、中欧、印度西北部等地常有强烈飑线出现。非洲西部也有激烈的飑线（主要是向西移动）。中国春夏两季，在华北、华东、西北、华南等地所发生的飑线（多数发生在地面冷锋的前部暖气团中，或是在低压槽的附近），强烈的可带来冰雹、大风甚至龙卷风天气。
中国长江流域以北的广大地区——内蒙古、河北、山西、河南、山东、安徽、江苏和沿海等地，每年都飑线出现。这些地区的夏半年里，当陆地受热产生低压，相应地高空有西北气流或偏西气流与之配合时，就容易产生飑线天气。
其中，当低压中心在蒙古时，我国东北、华北处在低压槽的前部，槽前产生的飑线，多见于内蒙古、河北和山东一带，尤以盛夏季节出现最多。当低压中心在四川一带，低压槽向北伸至黄河河套地区、向东伸到长江口一带时，东北方又有冷空气的伸入，这就容易造成准河以南的江苏、浙江、江西一带飑线天气的发生， 尤多见于春季。
飑线前部的阵风有时非常猛烈。当相互靠近的一些雷暴气流同时下沉时，可造成极端强烈的阵风。飑线过境时，风向突变、风速急增、气压骤升、气温剧降，同时可能伴有雷暴（暴雨）、冰雹、龙卷等天气现象。但是，飑线出现前天气却较好，降水且多在飑（锋）线后。
练一练
山东寿光现代中学2021届高三上1月月考
飑线是排列成带状的雷暴群构成的风向、风速发生突变的狭窄（宽约几千米、长约几十到几百千米）的强烈对流天气带。当飑线过境时，风向突变，风速急增，气压骤升，气温剧降，并经常伴有雷暴、暴雨、冰雹甚至龙卷等天气现象，下图为某区域气压与飑线示意图,据此完成5—7题。
5、此次飑线过境时的降水区在
A.① B.②
C.③ D.④
6、推断此次飑线的移动方向为
A.正东 B.西北
C.东南 D.正西
7、飑线一般发生的季节为
A.春 B.夏
C.秋 D.冬
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5、A
大部分飑线与锋面活动有关（即飑线处于雷暴云下沉冷空气的前缘），空间结构和冷锋酷似，故又常将飑线称为“伪冷锋”或“假冷锋”。飑线过境时，伴有风向急转，风力猛增，气温下降，气压上升等现象，其中降水多在飑线后（即锋后）的冷高压区域。故A项正确，B、C、D三项错误。
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6、C
飑线，属于风向突然改变，风速急剧增大的天气现象，其移动方向主要受气压差（气压梯度力）影响。根据图文材料，飑线西北侧气压高，东（南）侧气压低，则其移动方向为东南向。故C项正确，A、B、D三项错误。
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7、B
根据材料，“飑线是排列成带状的雷暴群构成的风向、风速发生突变的狭窄的强烈对流天气带”，我们可知当大气层结（大气中温度、湿度等气象要素的垂直分布）处于不稳定状态、空中有充沛水汽、并有足够对流冲击力的条件下，大气中对流运动得到强劲发展，形成飑线（强对流天气）。这样的形成环境在夏季最有可能出现。故B项正确，A、C、D三项错误。
湖北三校2020年九月高三联考
17、（11分）阅读图文材料，回答问题。
材料一：2020年加州山火再起。截至9月15日，加州山火燃烧面积已超209万英亩（约84.7万公顷），比10个纽约市还大。美国国家气象局连续发布闪电警告和龙卷风预报，称近期加州将有超万次以上闪电天气发生，并且加利福尼亚州的山火“有能力产生超过每小时90公里的火龙卷风”。龙卷风是一种少见的局地性、小尺度、突发性的强对流天气。
材料二：数据表明在此次山火大爆发前，北加州刚刚经历了极其干燥的冬天和打破炎热纪录的夏天。加州大学洛杉矶分校的气候学家丹尼尔·斯温的研究证实在过去 40 年中，每 10 年的平均气温提高了 0.3℃，平均降水量减少了 12.03 毫米。
材料三：火龙卷示意图和加利福尼亚州位置图。
（1）分析导致加州山火形成的主要自然原因。（4分）
（2）描述“火龙卷风”的形成过程。（4分）
（3）请你为加州政府减轻森林火灾损失提出合理的对策。(3分)
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（1）解析：
山火形成原因，可分为自然和人文（人为）两大因素，其中自然原因，不外乎火源（雷电。闪电频次高，易引燃山区林木）、可燃物（枯枝落叶。入秋后，枯枝落叶层较厚）、气象条件（气温、湿度和风。地中海气候，夏季炎热干燥；春夏季以来，气温高、湿度低，环境较干燥）等因素。
答案：
闪电频次高，易引燃山区林木；入秋以来林区积累了大量的枯枝落叶等易燃物；地中海气候区，夏季炎热干燥，植被易燃；长期以来，温度上升，降水较少，气候暖干化。（任答二点得4分）
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（2）解析：
火龙卷的成因，即普通龙卷风的成因。近地面温度急剧升高，垂直（上下）对流运动剧烈，气流裹挟燃烧物迅速上升，形成近地面低压（气压梯度力大），引发出强大风速和上升速度，近地面物质产生高速辐合旋转（即涡旋云柱）。
答案：
由于大面积山火，近地面温度急剧升高，（2分）气流裹挟燃烧物迅速上升，造成近地面物质高速辐合旋转。（2分）
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（3）解析：
在自然灾害面前，人类力量微弱，一般只能从监测（建设天气预报和森林监控系统）、宣传（提高全民的森林防火意识）、预案（应急疏散预案）、保险（推出森林火灾保险产品）、设备（增设消防设备）等角度出发。值得注意的是，对于地质灾害，我们可以提前做好工程措施，通过加固岩体、增强建筑抗震水平等措施，减小灾害损失；对于气象或生物灾害等，我们可以提前规划（建设）避灾工程（诸如应对洪涝灾害，可以划设分洪区；应对森林火灾，可以建设防火隔离带）。
答案：
利用气象卫星进行监测，建设天气预报和森林监控系统；加强森林火灾宣传力度，提高全民的森林防火意识，降低人为火灾的发生概率；增设消防设备，把火灾消灭于初始阶段；建设防火隔离带和防火性隔离道路，隔绝火灾蔓延；做好森林火灾应急疏散预案；推出森林火灾保险产品等。（任答三点得3分）
广东省文科综合能力测试模拟试题（一）
43、[地理——选修3：旅游地理]（10分）
九仙山风景区地处福建省泉州市，景区面积约 30 平方千米，主峰海拔 1658 米，是闽南著名的旅游胜地和佛教活动重要场所之一。每年的1—2 月份和5—10 月份为九仙山风景区的传统旅游旺季，也是雷暴、暴雨、大风、大雾、低温等气象灾害的多发期，对游客人身安全及景区旅游设施均产生了较大危害。
为了降低气象灾害对游客及景区旅游设施的危害，请简述九仙山风景区应采取的主要应对措施。
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加强对旅游气象灾害的监测和预报，灾害天气时控制游客数量；（2分）在灾害多发区设置相应的警示标志；（2分）在景区热门景点、游客密集区建立应急避难场所；（2分）提高景区内各种旅游设施的坚固程度；（2分）配备各种抗灾设备，提高突发应急能力。（2分）