為什麼在夏季,陸地上形成午後雷陣雨(強對流天氣)比海洋地區更為容易?
在夏季,中國大陸上,副熱帶高壓的邊緣,常常形成午後雷陣雨天氣。這種天氣現象大致可以這樣解釋:陽光照射,氣溫升高,產生強烈上升的氣流,水汽凝結成雲;在副熱帶高壓邊緣,空氣不穩定,為這種對流提供了條件;根據強對流天氣的發展程度,大致可以分為以下6類:雷暴、短時強降水、雷雨大風、冰雹、颮線、龍捲風。那麼,是否可以這樣理解:產生雷雨(強對流天氣)最重要的兩個條件是:「水汽」「上升氣流」?
氣象雷達顯示,中國華東地區夏季午後強對流天氣往往發源於大陸內部,並基本都自西向東移動(或自西南向東北,也偶有自西北向東南)。這些強對流天氣系統(在雷達上顯示為「回波」)或發展,或減弱,但在靠近沿海地區時往往趨於減弱甚至消失(完全在雷達可見範圍以內),在海洋上發源的強對流天氣更是少之又少。
例如,江蘇省中北部平原地區被稱作「中國龍捲風走廊」,是中國龍捲風災害發生次數最多,影響最嚴重的地方。強對流天氣多從西部發源,自西向東經過平原地區,在這過程中不斷加強,最終加強為龍捲風。
再如,題主所在的華東地區海岸線東部群島城市舟山市,下文及文中所附的兩張圖顯示,群島西部雷電的次數及強度(地閃密度)遠大於東部。而根據題主多年的觀測經驗,舟山市的強對流天氣系統(颱風引起的除外)全都是(無一例外)自西向東移動,並且其中的大部分發源於大陸,又有大部分在東移的過程中不斷減弱,移入海洋時,更是大多直接消失。
那麼,造成這種現象的原因是什麼?從形成強對流天氣的兩個成因來分析。從「上升氣流」的角度看,陸地升溫更快,地面和大氣的溫度都比海洋地區高,導致陸地的「上升氣流」更為強烈。但是從「水汽」的角度看,很明顯,海洋地區的水汽比陸地上要充沛得多得多。大陸地區,河湖可忽略不計,形成強對流天氣的水汽,只來源於空氣中原本存在的水汽,它們在上升中遇冷而成雲致雨;而海洋地區的水汽則可由海洋水源源不斷地蒸發形成。最終,為什麼會導致題目所述的這種情況呢?
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簡單說一下我的理解,可能存在不足,歡迎交流。
強對流天氣的分類主要分為短時強降水、冰雹、雷暴大風以及龍捲四類。而強對流天氣發生的條件需要三個條件,分別是水汽條件,抬升條件以及不穩定能量。三個條件缺一不可。
就水汽條件來說,除了本地的水汽之外,還有其他地區水汽的輸送。而對於強對流天氣尤其是短時強降水來說,光依靠本地的水汽是不夠的,還需要水汽的輸送。水汽輸送一般與低空急流相互聯繫。
而就抬升條件來說,鋒面,低渦,氣旋,中尺度輻合線,海陸風環流,城市熱島環流,地形強迫作用都能作為抬升條件觸發對流。
在不穩定能量上,可以分為熱力不穩定以及動力不穩定。熱力不穩定主要包括靜力不穩定,條件性不穩定,CISK(第二類條件性不穩定,颱風生成的主要機制)等。一般來說熱力不穩定是一種潛在的不穩定趨勢,需要抬升觸發機制觸發不穩定能量。在天氣分析中利用CAPE(對流有效位能)、K指數、沙氏指數等指數來判斷強對流發生的可能性。而動力不穩定比如慣性不穩定、對稱不穩定等主要是由於風切變或者密度不連續等原因產生的,與大氣的水平和垂直流場直接聯繫。動力不穩定與強對流的發生髮展有著直接的聯繫。例如垂直風切變是強對流發生髮展的重要因素,垂直風切變的存在有利於形成有組織的上升運動,使得對流得以長時間的維持和發展。
水汽,抬升,不穩定這三個條件共同作用使得強對流天氣發展。
而對於中尺度系統的移動來說,主要受環境引導氣流的影響。一般來說引導氣流看500hPa的氣流。由於我國大部位於中緯度西風帶,500hPa的氣流基本為西風氣流,因此中尺度系統隨著高空引導氣流自西向東運動,而對於颱風來說,一般發生於副高南側,隨著副高南側的東風氣流向西運動。
對於題主所說舟山的雷電分布,結合舟山的地形,個人認為可能跟舟山的地形是相互聯繫的,同時也與大部分天氣系統自西向東移動有關。
對於題主所提的陸地強對流天氣多於海洋的問題,個人認為可能有失偏頗。之前聽過大氣所陸高鵬研究員的報告,報告中提到過海洋上的雷電現象要遠遠多於陸地,主要多發生在熱帶海洋上。個人認為中高緯度的海洋可能由於海溫不高,所以對流天氣相對較少。我們對於海洋的資料多來自於衛星觀測,平時較難獲得,因此對於海洋的認識較少。
如上,歡迎交流
海上觀測資料少,雷達也只能觀測沿海。閃電定位儀基於地面電場變化,海里比較麻煩咯
題主不談北方地區的話,西南水汽輸送包括低空急流都帶來大量水汽,水汽不是制約因素。而且午後強對流應該主要指夏季,西太基本都是副高控制,下沉氣流顯著,加之海陸熱力性質具有差異。可以說大氣層結是制約海洋強對流發生的因素。
水汽不是產生強對流的最重要原因。強烈而持久的上升氣流才是。如果沒有上升氣流把水汽抬升的自由對流高度。從而凝結,那麼有再多的水汽都沒用。強對流的產生最主要還是要看空氣層結。不穩定的空氣層結容易產生對流。一個比較容易看強對流的指標是對流有效位能(CAPE),能量越大,越容易產生強烈的強對流。CAPE值夏季在陸地上遠比海洋上要大。主要還是因為溫度的原因。陸地溫度高。
此外,中國龍捲風產生密度最大的地區是廣東,而不是江蘇。
海洋水汽大量蒸發,這須要一個低氣壓過程(所謂的減壓蒸發),否則由於水溫遠低於沸點而且氣壓高鹽度也高,蒸發就慢,能參與對流的水汽還不如陸地。
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