对流性天气过程
- 对流性天气十分激烈，影响范围相对较小，持续时间短，通常是局部灾害性天气
雷暴结构
- 产生雷暴的积雨云叫雷暴云，也叫雷暴单体，水平尺度约为十几千米
- 多个雷暴单体成群聚集在一起叫做雷暴群，水平尺度可达数百千米
生命周期
雷暴云的生命周期有发展，成熟，消散三个阶段，每个阶段储蓄十几分钟到半个小时
发展阶段
发展阶段是上升气流贯穿整个云体
成熟阶段
- 开始降水，由于降水物的拖曳作用云体内部产生了下沉气流
- 云中的上升气流上下层小，中间层最大
- 以移动方向来看，云体前部为上升气流，后部为下沉气流
- 到了冻结高度，由于过冷水大量冻结释放潜热，云顶会突然向上发展，云顶到达对流层顶后水平方向铺展，形成云毡
消散阶段
消散阶段特征是下沉气流占据了云体的主要部分
雷暴天气要素成因
雷电
- 雷电是由于冰晶温差起电造成的
- 云顶发展到-20度以上高度的时候，云中就有了足够多的冰晶可以产生雷电
阵雨
- 在雷暴云中上升气流最强区域附近，一般有一个大水滴累积区，当累积量超过上升气流承托能力便开始降雨
阵风
- 成熟阶段，会有下沉气流冲到地面附近散开，造成阵风
温压湿变化
- 下沉气流中由于水滴蒸发，使下沉气流几乎处于饱和状态，因此下沉空气自上而下是湿绝热增温的
- 虽然下沉空气会比上层暖，但相比地面还是冷空气，因此在雷暴云下会形成一个近乎饱和的冷空气堆——雷暴高压
- 当雷暴高压过站时，就会引起气温下降，气压涌升，相对湿度上升，露点或绝对湿度下降
强雷暴类型
- 强雷暴和一般雷暴最大的不同就在于上升气流的强度以及垂直气流的有组织程度和不对称性
超级单体
- 超级单体风暴是具有单一的特大垂直环流的巨大强风暴
- 在其几个小时的生命周期中，一直维持着很高的云顶高度
- 其运动方向一般为其中层风的右侧
上升气流
- 上升气流在风暴移动前部，由风暴云底流出气流和外围流入气流辐合造成，上升气流通常呈倾斜状
- 暖湿的上升气流通常是由风暴云移向的右前侧输入风暴云，其右前侧地面一般为气旋式涡度
下沉气流
- 下沉气流由三种作用造成，产生一支来自右后方中层的下沉气流：
- 降水物的拖曳作用
- 中层云外围扰流的干冷气流被卷入后在云体前部逐渐下沉
- 从云后部直接进入云中的干空气，降水物通过这种干空气时强烈蒸发冷却，形成很强的下沉气流
- 这样，下沉气流将前方的暖湿空气抬升起来，促进对流发展，同时上升气流又是倾斜抬升，使降水物可以及时脱离上升气流，让上升气流不至于削弱，从而维持较长时间的稳定的风暴云
弱回波区
- 上升气流从云底到中层的最强上升气流高度附近，因为有强上升气流持续流入，其中凝结的新鲜云滴还来不及增长就被带走，因此在风暴云的右前方形成一个只有小云滴而没有大水滴的地方
- 在雷达图像雷达PPI图像上就表现为一个弱回波区
- 弱回波区从风暴云右翼伸展到风暴云内部，并在云中向上凸一段距离，称其为穹窿
- 在穹窿上部的下风方向，大量降水物累积于此，在RHI图像上表现为前伸悬垂体回波，在上风方向，有大量降水，形成几千米高的柱状回波
多单体雷暴
- 由许多较小的雷暴单体组成，但是有一个统一的垂直环流的风暴
- 虽然有多个单体，但是整个风暴是一个整体
飑线
- 由许多雷暴单体（包含若干个超级单体）侧向排列而成的强对流云带叫做飑线
- 一般长约几十到几百千米，宽几十千米到200km
- 飑线可以持续几个小时到十几小时
强雷暴天气现象
飑
- 由于强雷暴下沉气流形成的高压冷空气堆与前方的暖空气之间形成一个陡峭的分界线
- 因此强雷暴云来临的瞬间，风向突变，风力猛增，气压猛增，气温骤降
- 将有上述现象激烈变化特征的，伴随强雷暴云来临突然发作的强烈阵风称为飑
冰雹
- 冰雹在冰雹云中产生，多数雹云都有如下特点：
- 斜升气流强度较大，才能拖住雹粒
- 最大上升速度及水分积累区的高度一般在零度层以上，这样水分积累区的水滴就都是过冷水滴，称为产生冰雹的主要源地
- 水分积累区的含水量较为丰富
- 有适合雹胚生长的环境
- 零度层高度适宜，以600hpa上下为宜，既保证云体可以发展较高，同时雹快长大后下落时也不至于因暖层较厚而被融化为雨滴
超级单体中冰雹的成长过程
- 雹胚进入斜升气流中，将小冰粒带到中，高层，穿过过冷水积累区
- 之后砧状流出七六将小雹粒撒向前方，大的抛的近，小的抛的远
- 大小冰雹在不同位置落下，循环数次，小雹粒很快长大
- 当最强上升气流不能承托冰雹时，大冰雹降落在回波墙附近或阵风前沿线附近，小一些的降落了在离阵风前沿线较远的地方
龙卷
雷暴云底伸展出来并到达地面的漏斗状云称为龙卷
-
龙卷是一种强烈旋转的小漩涡，中心气压很低
-
龙卷有时成对出现，两者旋转方向相反
-
龙卷中心为下沉气流，四壁为极强的上升气流
-
当云中升降气流有强切变的时候，会发生强烈的水平轴涡旋，而流体中形成的涡管不能在流体内部断裂，而需要在流体边界面或形成闭合涡管，因此云中形成的涡管通常有其两端伸向地面的趋势，两端都伸向地面时，就会形成两个旋转方向相反的龙卷
-
漏斗状云（也是PPI图像上的钩状回波的位置），使升降气流切变最强的部位，最容易产生龙卷
-
产生龙卷的积雨云的高度比别的雷暴云更高，更强
雷暴云的移动规律
有两种方式使其移动：
- 大范围水平气流使其平移
- 云体外围不断形成新的雷暴,而老云逐渐消散下去，使人们产生云在移动的错觉，其实是雷暴的传播，传播又分为两类：
- 原来云体前部增生新云，后部消散
- 原来云体的暖湿下沉气流冲击了前方的暖湿不稳定气层，在距离云体较远的地方生成新的云，原来的云体迅速瓦解
- 如果云内风向一样，风速随高度增高而增大，那云前方就是高层辐散低层辐合，有利于生成云，后方则反之
- 雷暴云的传播方向一般为单体移动方向的右侧
飑中系统
- 与飑现象相联系的一类中尺度系统叫做飑中系统
- 飑中系统可以发生在冷锋前或暖锋后的暖气团中，或冷锋后或暖风前的冷气团中
生命周期
- 初始阶段：范围较小的中高压开始出现
- 发展阶段：中高压水平尺度增大，前缘形成明显的飑线
- 成熟阶段：阵雨达到最大强度，出现其他激烈天气
- 消散阶段：中高压减弱，阵雨分散
系统的移动
- 飑线上单体移动的方向基本上与850~500hPa的平均风向一致，有时会偏右
- 移速取决于大尺度天气形势及有关要素分布和中尺度雷暴高压的强度以及地形的影响
飑线和锋面的区别
飑线处于风暴云冷空气前沿，垂直结构和冷锋是很像的，但还有不同
- 锋面是冷暖气团的分界线，而飑线是同一气团内部的中尺度系统
- 飑线天气要素的变化剧烈程度比锋面大
- 飑线尺度小，持续时间短
中尺度低压系统
- 一些水平尺度为一百千米到两三百千米的小型低压，这种低压叫中尺度低压系统
- 分为两类，中低压和中气旋
- 中低压往往是由于局地加热造成，一般出现在山脉的向阳坡上，中低压加强可以发展成中气旋
静力不稳定
气块法，最终根据环境的垂直减温率与干/湿空气的减温率进行比较
- 如果气块减温率>环境减温率，说明气块温度相对环境更低，将气块向上移动后会有向下走的趋势，是稳定的，不利于对流的发展
- 如果气块减温率>环境减温率，说明气块温度相对环境更高，将气块向上移动后会继续有向上移动的趋势，是不稳定的，利于对流的发展
- 如果两者减温率相等，则气块不移动，是中性的
- 也可以通过位温和假湿球位温随高度的变化进行判断
对流性天气形成条件
- 需要丰富的水汽和水汽供应（内因）
- 不稳定层结（内因）
- 有某种触发机制，强迫气流达到自由对流高度（外因）
稳定度的局地变化
-
用位温随高度的偏导数可以表示局地稳定度
-
由于在干湿绝热过程中位温是保守的，将其欧拉展开后
-
右第一项：平流随高度变化，当位温平流随高度减小的时候，对流不稳定增强，反之减弱
-
右第二项：散度项，如果在不稳定层结下如果有辐合，则不稳定性减弱，如果在稳定层结下辐合，不稳定性增强
-
右第三项：对流不稳定的垂直输送项，整层大气来看，一般低层不稳定性总是大于高层，因此有上升运动的时候将使低层的不稳定性向上输送，使对流不稳定性层次增厚
温湿经验
- 下层是暖湿空气，上层使干冷空气，就容易发生对流不稳定
- 实际应用中用单站高空风图可以判断冷暖平流
触发机制
- 天气系统造成的系统性上升运动：锋面抬升，槽线，切变线，低压，低涡等天气系统可以造成较强的上升运动
- 地形抬升作用
- 局地热力抬升作用：比如热雷暴
强雷暴发生的有利条件
- 逆温层：逆温层平时是稳定的存在，但对于强雷暴而言是一种储存不稳定能量的作用，由于有逆温，下层会变得更暖更湿，上层更干更冷，这样一来一旦有一个扰动突破了逆温层，就能引起强对流事件
- 前倾槽：前倾槽槽后有冷平流，而地面冷锋前是暖区，上冷夏暖，容易产生对流不稳定
- 低层辐合，高层辐散
- 高低空急流：
- 强的风速垂直切变一般出现在高空急流通过的地区，急流下方强的垂直切变可以为对流发展提供动能，同时有利于高空辐散，同时可以将上部的增暖空气带走，起到散热的作用，维持对流云
- 低空急流可以造成很强的暖湿空气平流，加强低层的扰动，触发不稳定能量释放，急流最大风速中心前方有明显的水汽辐合和强上升运动
- 南支槽
- 高空冷涡
对流天气的短期预报
- 水汽条件，不稳定层结和抬升力，三者缺一不可
- 稳定度指标的应用
- T-lnP图的应用
- 能量天气学
- 运用雷达，卫星
