为什么下雨天打雷？

雷暴:雷暴是由强烈的积雨云引起的局部风暴，并伴有闪电、雷声和大阵雨。没有降水的闪电和雷声称为干雷暴。雷雨过境时，气象要素和天气现象会发生剧烈变化，如气压急剧上升，风向急转，风速急剧增大，气温骤降，继而下起倾盆大雨。强雷暴甚至会带来冰雹、龙卷风等严重灾害。

通常，伴有阵雨的雷暴称为一般雷暴，伴有暴雨、大风、冰雹、龙卷风等恶劣天气现象的称为强雷暴。两者都是由被称为雷雨云的强烈积雨云形成的。雷暴过程不仅仅是雷雨云，而是由几个或几个处于不同发展阶段的雷暴单体组成。这些雷暴单体虽然在同一个雷雨云中，每个单体在云中都有独立的环流，但它们都经历了发展阶段(上升气流贯穿云中)、成熟阶段(云中有降水和降水拖曳的下降气流)和消散阶段(云中的下降气流)，并且都处于不断再生和消失的过程中。

雷暴活动具有一定的区域性和季节性特征。据统计，低纬度地区雷暴发生的频率多于中纬度地区，中纬度地区多于高纬度地区。这是因为低纬度常年高温多雨，空气处于暖湿不稳定状态，容易形成雷暴。中纬度夏半年，近地面大气增温增湿，大气层结的不稳定性增加。同时，天气系统活动频繁，雷暴较多。高纬度地区气温低，湿度低，大气相对稳定，很少出现雷暴。就同一纬度而言，雷暴发生的频率一般是山区多于平原，内陆多于沿海。雷暴发生在夏季最频繁，其次是春季和秋季，除了温暖潮湿的地区，冬季很少发生。

雷暴的移动受地理条件的影响很大。在山区，雷暴经常沿着山脉移动。山不高的话，强雷暴可以穿过山。在沿海、江河、湖泊地区，由于白天水面温度较低，常出现局地下行气流，使雷暴强度减弱甚至消失。但有些弱雷暴往往不能越过水面，沿海岸移动，但在夜间，雷暴可能会增强。

第二个问题:

热带天气系统:气象热带是北半球的指南和副热带高压脊线之间的地带。由于副热带高压的脊线随季节南北移动，热带边缘的位置和范围也有季节性变化。通常南北纬30度以内的区域称为热带，约占全球面积的一半，大部分是海洋，是地球上热量的净获得面积。低层大气经常处于高温、高湿和不稳定的状态。同时，热带地区也是气流的辐合上升区。这样的热力和动力条件有利于对流云系的蓬勃发展，有利于对流云系聚合成巨大的云。它是灾害性天气系统发生和活动的背景和条件。

(1)热带辐合带

热带辐合带是南北半球信风交汇形成的狭窄辐合带，也称赤道辐合带。由于辐合带的气压值低于附近地区，所以一度被称为赤道槽。热带辐合带是热带地区重要的大尺度天气系统之一，在地球周围呈不连续的带状分布。它的升降、强度、移动和变化对热带地区的长、中、短期天气变化有很大影响。

热带辐合带根据其气流辐合的特点分为两种:一种是夏季北半球东北信风和赤道西风交汇形成的气流辐合带，因为这种辐合带活跃在季风区，称为季风辐合带；另一种是南北半球信风直接交汇形成的辐合带，称为信风辐合带，如图5.21所示。

热带辐合带的位置随季节南北移动，但不同地区移动的幅度不相等。主要活跃在东太平洋、大西洋和西非的信风辐合区，移动范围较小，一年中大部分时间位于北半球；而东非、亚洲、澳洲的季风辐合带有较大的季节转移，冬季位于南半球，夏季移至北半球。在某些年份，65438年6月+10月，南半球和北半球出现一个季风辐合带(双热带辐合带)，这与活动区的海陆分布和地形特征密切相关。

热带辐合带一般只存在于对流层中下部。季风辐合带的轴线随高度向南或西南倾斜，这是因为赤道西风带大多出现在500hPa层以下。另一方面，位于海洋中的信风的辐合区在不同的高度几乎重合，这是因为两个相交气流之间的温度和湿度几乎没有差异，并且赤道带附近的地转作用消失。

热带辐合带，尤其是季风辐合带，是低纬度地区水汽和热量最集中的区域，其月平均降水量为300-400毫米，水汽凝结释放的大量潜热成为最重要的热源。热带辐合带被加热后，刺激了对流云、热带气旋等热带天气系统的生成。在卫星图像上，季风辐合带通常显示为一个巨大的东西向云带，由绵延几千千米的离散云组成。

(2)东风波

是副热带高压(北半球)南侧深层偏东气流扰动引起的波动。波长一般为1000—1500km，长者为4 000—5 000km，延伸高度一般为6—7km，部分到达对流层顶。最大强度出现在700和500百帕之间。周期为3-7天。移动速度约为20-25公里/小时。

东风波一般以东北风和东南风之间的切变为特征。其结构因地区而异。在西大西洋和加勒比海，东风波呈倒V形，波轴随高度向东倾斜。槽前吹东北风，槽后吹东南风。槽前有一个辐散的下降气流区，湿层较薄，只生成一些小的积云或晴空。槽后有辐合上升气流区，大量水汽向上输送，湿层较厚，形成云、雨。这种模式的形成是因为对流层中低层的东风风速随着高度的增加而减小。

西太平洋东风波多在西太平洋东部生成，平均波长约2 000km，移动速度约25-30 km/h，由于西太平洋东部低层偏东风，高层常西风，东风波轴偏东，在槽后气流辐合上升区出现阴雨天气。当东风波移动到西太平洋西部和南部海域时，由于低层常有赤道西风，东风波可向上到达对流层中高层，在400—200百帕之间最清晰。而且随着高度的增加，东风波的波轴逐渐向西倾斜。结果槽前气流辐合上升，湿层厚，多云多雨，槽后气流辐散下沉，湿层浅，晴。西太平洋西部的东风波经常影响华南、长江中下游和东亚地区，带来暴雨和大风天气。强东风波可能有闭合环流，使气压降低，中心风力增大，降水加强。东风波在适当的条件下也能发展成热带气旋。

(3)热带云

从卫星图像中发现，热带地区有大量直径在100 ~ 1000km的深对流云，称为云团。在天气图上很难分析出云团对应的天气系统，但东风波、热带气旋等大部分天气系统都是在云团的基础上发展起来的。强风和暴雨经常发生在云层经过的地区。

云按其尺度和区域可分为三种:①季风云，因与西南季风活动有关而得名，是地球上最大的云。南北宽10纬度，东西长20-40纬度，主要发生在热带印度洋和东南亚。冬季云团位于5-10° N，6月中旬开始随季风北移，8月移入20-30° N。季风低压经常出现在云层中，有时它可以在孟加拉湾发展成风暴，导致暴雨。(2)普通云，常出现在海洋上的热带辐合带，尺度在四个纬度以上，往往是热带气旋、东风波等天气系统的最初胚胎。这种云对华南、华东等沿海地区影响较大，可形成暴雨天气。③小尺度云(爆米花云)由一些水平尺度为50×50km的积雨云组成，每个积雨云群由约65，438+00个积雨云组成，多出现在南美热带地区和我国西藏南部，日变化明显。

该云团由尺度为10-100 km的中等对流云系和尺度为4-10 km、寿命为30分钟至数小时的小对流云系组成。中小对流云系在随盛行风移动的过程中，往往在上风侧形成，下风侧消失，不断代谢，但在温度较高的海面上往往静止不动，有时云系堆积，发生暴雨。

(4)热带气旋

热带气旋是在热带海洋中形成的具有暖核结构的强气旋性涡旋。它来的时候，往往会带来大风、暴雨、惊涛骇浪，破坏力极大，威胁人民生命财产安全。这是一个灾难性的天气。同时，热带气旋还带来充沛的降雨，有利于减轻或缓解盛夏的干旱现象，是热带地区最重要的天气系统。

1.分类

热带气旋的强度变化很大。相应地，国际标准的热带气旋名称和等级是:

(1)台风(飓风):近地面中心最大风速≥32.6m/s(即风力在12以上)。

(2)热带风暴:近地面中心最大风速17.2-32.6米/秒(即风力8-11)。其中近地面中心最大风速24.5-32.6米/秒(风力10-11)，称为强热带风暴。

(3)热带低压:近地面中心最大风速10.8-17.1m/s(风力6-7级)。

中国从1989开始采用国际法规。此前，我国气象部门曾规定，热带气旋中近地面中心的最大风速为17.2-32.6米/秒(即风力为8-11)，称为台风。最大风速≥32.6m/s(风力在12以上)称为强台风；最大风速10.8-17.1m/s(风力6-7级)称为热带低压。

为了更好地识别和跟踪带有强风的热带风暴和台风，它们经常被命名或编号。按照我国气象部门的规定，每年出现在东经150以西、赤道以北的热带风暴和台风，按照出现的先后顺序编号。例如，9306号热带风暴、9304号强热带风暴、9302号台风是指1993年出现在东经150以西的6号热带风暴、4号强热带风暴、2号台风。

2.台风

台风的范围通常用最外面的闭合等压线的直径来衡量。大多数台风的范围在600-1000 km，最大的有2 000km，最小的只有100km左右。台风环流高度可达12-16 km，台风强度由台风中心附近地面最大平均风速和台风中心最小海平面气压决定。大部分台风的风速在32-50m/s，最大的有110m/s，甚至更多。台风中心的气压一般为950百帕，最低为920百帕，有的只有870百帕。

台风多发生在北纬5-20°海水温度较高的洋面上，主要发生在八个海区(图5.22)，即北半球北太平洋西部和东部、北大西洋西部、孟加拉湾和阿拉伯海五个海区，南半球南太平洋西部、南印度洋西部和东部三个海区。每年约有80个台风(包括热带风暴)，其中一半以上发生在北太平洋(约55%)，北半球为73%，南半球仅为27%。南大西洋和东南太平洋没有台风。

北半球(除孟加拉湾和阿拉伯海外)的台风主要发生在海温相对较高的7-10，南半球发生在海温较高的6-3月，其他季节明显减少(表5.7)。

(1)结构:台风是一个强大而深厚的气旋涡旋，是一个成熟的台风。其下层按辐合气流速度分为三个区域:①外圈又称大风区，从台风边缘到涡旋区外缘半径约200-300 km，其主要特点是风速向中心急剧增大，风力可达6级以上。②中圈又称涡旋区，从大风区边缘到台风眼壁的半径约为100km，是对流、风雨最强、破坏力最大的区域。③内圈也叫台风眼区，半径约5-30km。多为圆形，风速迅速减小或风静。

台风风场的垂直分布大致可分为三层:①低层入流层，从地面到3km，气流向中心强烈辐合，最强入流出现在1km以下的行星边界层。由于地转偏力的作用，气旋内部气流旋转，向内流入时越靠近台风中心，旋转半径越短，等压线曲率越大，惯性离心力相应增大。结果在地转偏力和惯性离心力的作用下，向内气流不能到达台风中心，而是在台风眼壁附近强烈螺旋运动。②在上升气流层，从3km到约10km，气流主要沿切向在台风眼壁周围上升，上升速度在700-300 HPA之间达到最大。③高空外流层，从10km到对流层顶(12-16 km)，在上升过程中释放大量潜热，使台风中部温度高于周边，台风中的水平气压梯度力随高度逐渐减小。达到一定高度时(约10-12 km)。空气的外流大致等于低层空气的流入，否则台风会加强或减弱。

台风各等压面上的温度场是一个接近圆形的暖中心结构。从图5.23可以看出，台风低层温度的水平分布从外围到眼区逐渐增大，但温度梯度很小。这种水平温度场结构随高度逐渐明显，是眼墙外雨区凝结潜热释放和眼区空气下沉增温共同作用的结果。

(2)天气:根据台风的卫星云图和雷达回波，发展出成熟的台风云系(图5.24)。从外向内依次为:①外围螺旋云带，由层积云或积云组成，以小角度螺旋进入台风。云带经常被高空的风吹走变成“飞云”。②由数片积雨云或积雨云组成的内螺旋云带，直接参与台风，形成降水。(3)云壁，是围绕台风中心的同心云带，由高耸的积雨云组成。云顶高度可达12km以上，犹如高耸的云墙，造成大风暴雨等恶劣天气。(4)眼区气流下沉，天气晴朗无云。如果低层水汽充沛，逆温层以下也可能生成一些层积云和积云，但垂直发展不强，云隙多，一般没有降水。

(3)形成和消亡:台风的形成和发展机制至今还没有一个完善的结论。大多数学者认为台风是由热带弱扰动发展而来的。当弱热带气旋系统在高温海洋表面生成或从外围区域移出时，气流会因摩擦产生一个流入弱气旋的分量，将海洋表面的高温高湿空气汇聚到气旋中心，并随上升运动输送到中上部凝结，释放潜热，加热气旋中心上方的空气柱，形成暖心。暖心的反馈使空气变轻，地面气压下降，气旋式环流加强。环流的加强进一步增加摩擦辐合，增加向上的水汽，继续加热对流层中上层，地面气压继续下降，如此等等，直至增强为台风。由上可见，台风形成发展的重要机制是台风暖心的形成，而暖心的形成、维持和发展需要适宜的环境条件和产生热带扰动的流场，二者相互联系，缺一不可。一般认为，适合台风形成的环境条件和流场有:

①广阔的高温洋面:台风是一种非常猛烈的天气系统，能量相当大，主要是由大量水汽凝结释放的潜热转化而来，潜热的释放是大气层结不稳定发展的结果。因此，大气层结的不稳定成为台风形成和发展的重要前提。对流层低层的不稳定程度主要取决于大气中温度和湿度的垂直分布。低层大气的温度和湿度越高，大气层结的不稳定性越强。因此，广阔的高温海洋表面成为台风形成发展的必要条件。据统计，海面温度低于26.5℃的洋面上一般不会发生台风，而海面温度高于29-30℃的洋面上则容易发生台风。北太平洋西部低纬洋面暖季(7月-65438+10月)，海面温度可达30℃以上，水汽充沛，是世界上台风最多的地区。

②合适的地转参数值:热带初始扰动的发展和扩大依赖于一定的地转偏力的作用，使辐合气流逐渐变成气旋性旋转的水平涡旋，气旋性环流得以加强。否则，如果没有地转偏转力或地转偏转力太小达不到某一值，水平辐合气流可直接到达低压中心，造成空气积聚和中心填塞，导致气旋涡旋形成减弱或失效。根据计算，只有在离赤道五个纬度的地区，F才能达到一定值，有利于台风的形成。事实上，大多数台风发生在纬度5到20度之间。

③气流的垂直切变要小:为了使潜热积聚在同一垂直柱内而不扩散出去，基本气流的垂直切变要小。否则，高低风速相差过大或风向相反，潜热会很快流出，不利于暖心的形成和维持，从而不利于一个台风的发展。据统计，台风多形成于200hPa和850hPa等压线面之间，风速差小于10 m/s，西太平洋风速垂直切变一年很小，夏季更小，所以台风频繁发生。在北印度洋的孟加拉湾和阿拉伯海，盛夏西南季风在下层，青藏高压南侧的强东风急流在上层。垂直风切变很大，台风的可能性很小。春秋两季垂直风切变较小，台风发生较为频繁。

(4)适宜流场:大气中积累的大量不稳定能量能否释放出尚未转化为台风的动能，与有利流场的启动和诱导密切相关。卫星云图显示，台风前有一个扰动系统，由扰动发展为台风。这是因为低层大气扰动有很强的辐合场，高层大气有辐散场，有利于潜热的释放。特别是当高层大气中的辐散气流场强高于低层大气扰动时，低层大气扰动会加强，逐渐发展为台风。热带辐合带和东风波都是气流辐合系统，容易产生弱涡，成为台风形成发展的有利流场。

从全球来看，台风生成具有一定的区域性和季节性特征。

台风消亡的主要条件是高温高湿空气无法持续供应，低空辐合和高空辐散流场无法维持，风速垂直切变增大。造成这些情况的途径一般有两种:一是台风登陆后，高温高湿空气得不到持续补充，维持强对流所需的能量丧失。同时，低层摩擦加强，内部气流加强，台风中心逐渐被填塞、减弱甚至消失。二是台风移至温带后，冷空气入侵，破坏了台风的暖心结构，使其变成温带气旋。

(4)运动和路径

台风移动的方向和速度取决于作用在台风上的力量。力量分为内力和外力。内力是台风范围内南北纬度差引起的地转偏度不同而产生的由北向西的合力。台风范围越大，风速越强，内力越大。外力是外界环境流场对台风涡旋的作用力，即北半球副热带高压南侧基本气流东风带的引导力。内力主要在台风的初始生成中起作用，而外力是操纵台风移动的主导力量，所以台风基本上是由东向西移动的。由于受副热带高压的形状、位置、强度变化等因素的影响，台风移动路径并不均匀，变得多样。以北太平洋西部的台风移动路径为例，一般有三条移动路径(见图5.25)。

①西移路径:当北太平洋脊呈东西走向且强劲稳定，或北太平洋副热带高压继续西伸时，台风从菲律宾以东偏西方向移动，经南海登陆海南岛或越南。

②西北路径:当北太平洋脊线为西北-东南走向时，台风从菲律宾以东向西北方向移动，经过硫磺岛，在江浙一带登陆或在浙江、福建两省穿越台湾省海峡登陆。这条道路对中国影响很大，尤其是华东地区。

③转向路径:当北太平洋副热带高压东退时，台风从菲律宾以东海域向西北方向移动，然后转向东北方向，路径呈抛物线状。对中国东部沿海地区和日本影响很大。

此外，有些台风在移动过程中还有左右摇摆或旋转等特殊路径。显然，这与当时的流通状况有关。

台风移动的平均速度为20-30km/h，在转向时，速度先减慢，后加快。