強對流，猛於虎 | 科學人 | 果殼網 科技有意思

最近，江南、華南等地災害天氣頻發：10日下午，廣西大新縣城就受到了冰雹襲擊，上千車輛難逃「狂轟亂炸」。11日凌晨，海南洋浦海域突起大風，陣風達9至10級，6艘漁船遇險沉沒，遇險人數達17人。12日下午，颮線掃過廣東珠三角，廣東、深圳等現雷雨大風，佛山據說還出現了龍捲風。

這一類暴躁的天氣，其實都屬於「強對流」。

中央氣象台高級工程師樊利強稱，3月中下旬以來至今，江南南部、華南地區已經發生3次較大的強對流天氣過程，較常年同期偏多3-5成。目前江南、華南地區處於春夏之交，正是強對流天氣多發的時節，預計，未來三天，貴州、湖南、廣西、廣東等地還易發強對流天氣，需注意防範。

貴州南部、湖南南部、廣西北部、廣東等地是短時強降雨、雷電、冰雹、大風等多發的區域。值得注意的是，強對流天氣最易發生在傍晚至夜間。中央氣象台高級工程師樊利強提示，目前不僅是江南、華南強對流天氣高發時段，北方的華北等地雷電、大風天氣也開始發展。

廣東佛山，一架巨大的鋼構被狂風吹成了「犁地機」。圖片來源：中國氣象愛好者強對流天氣是怎麼形成的？

簡而言之，強對流其實是由空氣強烈垂直運動所導致的天氣現象。最典型的就是夏季午後的強對流天氣，即人們夏季午後所見的伴有雷電、大風的強降雨天氣。

樊利強解釋，3月中下旬以來，偏暖氣流比較強，輸送的水汽和能量都比較強，而較為活躍的冷空氣時常南下與暖空氣「約架」，雙方在江南南部和華南地區的上空「對峙」，頻繁迸發出強對流天氣。

當近地面的空氣從地球表面接受到足夠的熱量，就會膨脹，密度減小。這時大氣處於不穩定的狀態。這種情況像水缸里的油和水一樣，當密度較小的油處於水缸底部，而水處於上部時，一定會產生強烈的上升運動，最終油會浮到水面上。

同理，近地面較熱的空氣在浮力作用下上升，並形成一個上升的濕熱空氣流。當上升到一定高度時，由於氣溫下降，空氣中包含的水汽就會凝結成水滴。當水滴下降時，又被更強烈的上升氣流抬升，如此反覆不斷，小水點變成大水滴，直至高空氣流無力支持其重量，最後下降成雨。因此，在此過程中常伴有冰雹、雷雨、大風等天氣現象。

冰雹形成的原理。

當然各類強對流天氣形成的物理過程是不完全相同的，這與下墊面的動力和熱力作用的影響有很大關係，即與天氣背景及地形因素有關。

強對流天氣是以大尺度天氣系統為背景，大尺度天氣系統影響或決定著中小尺度天氣系統的生成、發展和移動過程。例如，龍捲的形成與強雷暴雲中強烈的升降氣流有關。當升降氣流之間形成很強切變時，就會發生強烈的水平軸的渦旋，而在地形平坦、不容易破壞天氣系統結構的平原或海上，這一系統會繼續發展，形成龍捲。

從形成原理可知，我國一年四季都可能發生強對流天氣。但實際上，常發於春夏季。4月前後，冷暖空氣活動比較頻繁，冷空氣有一定勢力，能夠越過南嶺侵入到華南，同時，南方的暖空氣，尤其是從南海來的暖濕氣流也開始加強，冷暖空氣勢力相當，互相抗衡，互不相讓，導致華南地區強對流天氣發生。

隨著夏季的到來，冷空氣勢力逐步減弱，很難越過南嶺影響到華南地區；而暖空氣更加強勢，強對流天氣頻發區域將會位於江南一帶。

而在全球變暖背景下，氣候變率增大、氣候波動幅度增加，會間接導致強對流頻發。如美國強風暴實驗室專家布魯克斯所說的那樣：「在過去的幾十年間，龍捲風等強風的數量處在增長中，隨著全球氣候變暖，將產生更多利於生成龍捲風的天氣條件。」

強對流天氣有哪些？

在一些人的印象中，龍捲風似乎只存在於災難片中，或只是大洋彼岸才比較常見的災害。其實，雖然龍捲風生成數量不多、地域性較強，但在我國並非罕見，長江口三角洲、蘇北、魯西南、豫東的平原和湖沼區，以及雷州半島等地都是龍捲風的易發區。

龍捲風的脾氣極為暴烈，風速大約在每小時320公里至337公里之間。一些氣象學家計算髮現，龍捲風在肆虐時所釋放的能量區間值堪比原子彈。在強烈龍捲風的襲擊下，房子屋頂會像滑翔翼般飛起來，其餘部分也會跟著崩解。

雷雨大風其實是雷電、降雨、大風等多種天氣現象的綜合體，強烈的陣風以及雷電是雷雨大風天氣造成危害的主要因素。風力的加強非常突然，人們往往來不及提前防禦就已經受到暴風雨的襲擊，財產容易遭受損失，甚至生命安全也會受到威脅。

短時強降水是人們最熟悉的強對流天氣之一。烏雲蔽日、暴雨傾盆，在很短時間內，巨大的降水傾瀉而出。由於短時強降水會帶來地表徑流量的激增，在不同地區會引發各種不同災害。在城市，短時強降水易造成城市內澇，阻礙交通，甚至危及低洼地帶居民的生命。而在地質條件較為脆弱的地區，短時強降水是山洪、泥石流、山體滑坡等災害的「催化劑」，嚴重威脅著當地居民的生命財產安全。

短時強降水會帶來地表徑流量的激增，引發內澇。圖片來源：中國天氣網

相比短時強降水，冰雹的危害影響範圍可能較小，但更加直接，有時也更為強烈。5月30日，位於甘肅東部的靜寧縣遭遇了30分鐘的冰雹襲擊，最大直徑約2.8厘米，局地堆積厚度達5厘米至6厘米，這對正值生長期的蘋果、玉米、小麥及馬鈴薯等造成嚴重影響。雖然冰雹災害是一個小尺度的災害事件，但是我國大部分地區都有冰雹災害，幾乎全部的省份或多或少地有冰雹成災的記錄，受災的縣數接近全國縣數的一半。

「個頭」不大、突如其來、生命短暫，然而卻能在短時間內釋放出強大的力量。這一特性使得強對流天氣家族中的各個成員——短時強降水、冰雹、龍捲風、雷雨大風、雷暴及颮線等，均有極強的破壞力，成為人們不得不防範的災害性天氣。

10日，冰雹突襲廣西大新，千輛車輛受損。強對流天氣很難預報

既然強對流天氣危害這麼大，那麼我們有辦法預報這種災害，並想辦法預報嗎？實際情況是，目前還有一些難題需要解決。

當強對流天氣發生時，往往幾種災害同時出現。因為這種天氣歷時短、天氣劇烈、破壞性強，所以世界上把強對流列為僅次於熱帶氣旋、地震、洪澇之後第四位具有殺傷性的災害性天氣。這些特點也使強對流天氣預報成為一道世界性的難題。

由於強對流天氣發生於對流雲系或單體對流雲塊中，在氣象上屬於中小尺度天氣系統，空間尺度小，一般水平範圍大約在十幾公里至二三百公里，有的水平範圍只有幾十米至十幾公里。其生命史短暫，並帶有明顯的突發性，約為一小時至十幾小時，較短的僅有幾分鐘至一小時。

對這種小尺度的、發展迅速的系統進行預報，在氣象上來講存在著一定的困難。強對流天氣的特徵使得在目前的觀測條件下，不僅是中國，即使是世界發達國家，對於其信息的捕捉也不夠全面。舉例來說，在夏天，北京市海淀區出現雷暴或者冰雹，在通州卻是晴空萬里。

最近廣東遭遇強對流天氣，造成了一定的損失。圖片來源：中國氣象愛好者

國家氣象中心強天氣預報中心預報科科長方翀曾表示，相對於歐美等先進國家，我國強對流天氣預報起步較晚。比如美國，因為當地龍捲風出現的頻率很高，並且造成的危害很大，因此在龍捲風方面的研究起步早。但是，即使在美國，也沒有辦法完全準確預報強對流天氣。

以龍捲風為例，由於其屬於小尺度天氣系統或者小概率事件，其時間、空間隨機性較強，目前絕大多數的氣象探測設備和探測系統都無法有效監測、追蹤它的發生髮展。在確定是否為龍捲風上，也必須經過現場勘測。美國有著豐富的預報和監測經驗，氣象監測站距離逐年縮小，雷達網日趨完善，但其預警時間也十分有限，很難提前準確預報。

我國在2009年成立了國家氣象中心強天氣預報中心，在這方面進行了很多努力。目前，整體預報技術水平有了明顯上升。但是，在範圍和強度的預報上，比如說冰雹達到多大直徑、大風達到多少米/秒，就現有技術水平來看還存在一定的難度，技術上還有很大的提升空間。未來，氣象部門將積極推進短時預報及中尺度數值模式的發展，強對流天氣預報水平將得到進一步提升。

在攻克強對流天氣預報這條道路上，各國氣象專家都在努力不懈地探索中。現在世界上各個國家對於可能性的預報都只屬於一種潛勢預報，即在某一個相對比較長的時間段里，某個地區發生對流天氣的可能性。由於時段較長，所以只能全面地給出一個大範圍的預報，並不特別具有針對性。

提前一段時間（幾分鐘、幾十分鐘或幾小時）發布預警信息，則可以有效地彌補突發性、局地性強對流天氣長時效預報能力的不足。所以，世界各國一般都採取臨近預警的方式來進行指導和服務。

提前一小段時間預報，也能顯著降低強對流天氣帶來的危害。圖片來源：中國天氣網如何防禦強對流天氣？

政府及相關部門按照職責做好防短時暴雨、防雷、防大風準備工作，氣象部門做好人工防雹作業準備。

強對流天氣發生時，雷電較活躍，不要呆在空曠的環境中，應躲避到有避雷設施的建築物里；驅趕家禽、牲畜進入有頂蓬的場所，妥善保護易受冰雹襲擊的汽車等室外物品或者設備。

另外，瞬時大風容易造成樹木折斷和房屋倒塌，造成人員傷亡，戶外行人和工作人員減少戶外活動，注意遠離棚架廣告牌等搭建物。一旦強對流引發雷雨大風，注意不要在瓦房屋檐下、煙囪、廣告牌、電線杆或大樹底下躲避。

相關水域水上作業和過往船舶採取回港規避或者繞道航行等積極應對措施。工地注意遮蓋建築物資，妥善安置易受暴雨、風雹影響的室外物品；檢查城市、農田、魚塘排水系統，做好排澇準備和對山洪、滑坡、泥石流等災害的防禦準備。（編輯：Jerrusalem）

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