到底为啥下这么大雨，是要洗掉我身上的班味吗？

七月狂风骤雨频发、电闪雷鸣，笔者所在学校的大树都被狂风吹断了，大家伙一定要注意安全啊。那么到底为啥会下这么大的雨，这雨和雨之间又有什么区别呢？

众所周知，这种伴随着大风暴雨的天气叫作对流风暴，它指的是强度很强的对流性降水天气，可以分为单个单体风暴、多单体风暴和超级单体风暴。

对流风暴由一个或多个对流单体（cell）组成，单个单体构成的对流风暴可以分为普通单体风暴和超级单体风暴，多个单体形成的叫作多单体风暴。前两者既可以是强风暴，也可以是非强风暴；第三种一定是强风暴。以上分类并不排他，比如多单体对流风暴可以含有超级单体。

风暴

种类有哪些？

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单个单体风暴

红色区域代表雷达回波很强，雨强很大！

Tips：什么叫作雷达回波？雷达发射的电磁波信号，在传播过程中遇到目标物而发生反射、散射，再折返回雷达接收器的信号称作雷达回波。可以通过雷达回波推算周围地区的雨强。

单个单体风暴又被称作气团风暴、突发式（Pulse）风暴，尺度约在5-10km左右，生命史约1-2小时，会带来强降水、小冰雹和强龙卷风，但持续时间很短，仅约5-10分钟。

普通单个单体风暴的发展过程

普通单个单体风暴的发展过程可以分为三个阶段：塔状积云阶段、成熟阶段和消亡阶段。

塔状积云阶段被上升气流所控制，上升速度随着高度增加，初始回波形成后，随着雨滴和雪花等水成物不断生成和增长，回波向上向下同时增长，但回波不及地，此时最强回波强度一般在云体的中上部。

成熟阶段是上升气流和下沉气流共存的阶段。成熟阶段开始于雨最初从云底降落时，此阶段的降水通常降落到地面，可认为雷达回波及地是对流单体成熟阶段的开始。此时，云中上升气流达到最大。

随着降水过程的开始，由于降水粒子产生的拖曳作用形成了下沉气流，这种冷性下沉气流在地面的低层向外扩散，与单体运动前方的低层暖湿空气交汇形成锋面（冷暖气流交汇的界面）。中上部仍为上升气流和过冷水滴及冰晶等水凝物。

当云顶伸展到对流层顶附近时，不再向上发展，而向该处的环境风下风方向拓展，出现水平伸展的云砧（水平拓展出来的部分）。云砧内的水凝物仍能产生足够强的雷达回波，回波可延伸到几十千米到上百千米，实际的水平尺度可达100-200千米。

消亡阶段被下沉气流所控制，降水发展到整个对流云体，暖湿空气被拓展的冷池切断，风暴单体开始消亡。从雷达回波上看，回波强中心由较高高度迅速下降到地面附近，回波垂直高度迅速降低，回波强度减弱，并且分裂消失。

 上下两图分别是普通单个单体风暴和

脉冲单体风暴的雷达回波剖面图随风暴发展时间的变化

除了普通单个单体风暴，还有一种单体风暴被称作脉冲单体风暴，它不同于普通单个单体风暴：

其出现初始回波的高度较高，一般在6～9km之间；强回波中心值比较大，所在高度较高，一般在-10℃的高度左右；当回波核心下降时，强核心一直保持直到其降至地面附近；而且可以产生边际尺度大冰雹、下击暴流和短时强降水，但结构相对松散，持续时间也较短。

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多单体风暴

含多个单体的多单体风暴

多单体风暴又被称作复合单体风暴，它分为结构松散的弱多单体风暴和结构紧密的强多单体风暴，一个单体（cell）可以维持20-30分钟，新单体间隔5-10分钟连续形成，典型的多单体风暴可以由30个或30个以上的单体形成，可持续数个小时。

一些灾害性天气如冰雹、暴雨、大风等会发生在其中发展成熟的单体下方。

 多单体风暴的发展过程

 时间为0min时强烈多单体风暴的实况图

Tips：风暴移动速度大于大气平流速度叫作前向传播，小于大气平流速度叫作后向传播。上图中是典型的后向传播的高度组织化的多单体风暴。

如示意图所示：

0分钟时，单体2处于成熟阶段，锋面前上升气流和下沉气流并存，产生最强烈的天气，其强烈的下沉气流可以是下击暴流，导致地面大风、冰雹和短时强降水。

单体1处于消亡阶段，下沉气流占支配地位，可以产生降水，偶尔也有下击暴流导致地面大风。

单体3处于新生向成熟的过渡时期，上升气流较强，并开始有下沉气流发展。

单体4处于新生阶段（塔状积云），单体内盛行上升气流。

10分钟时，3过渡至成熟阶段，1完全衰减，2进入衰减阶段，4处于向成熟阶段过渡，5刚刚进入新生阶段。

20分钟后，1,2完全衰减，3处于成熟阶段尾声，仍可产生强对流天气，4开始向成熟阶段过渡，5仍处于塔状积云阶段。

只要环境条件不变，这个过程可以一直持续下去。

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超级单体风暴

超级单体风暴的雷达回波图像

超级单体风暴又被称作右移强风暴，这是因为超级单体显著地偏向高空风的右方移动。

其水平尺度大，在云体的中低层水平尺度可以达到几十千米，生命史长达几个小时。

常伴有强风、局地暴雨、冰雹和下击暴流等天气状况，在中强尺度的气旋中常常派生出一个或数个龙卷风。

 1961年4月21日美国国家气象局拍摄

 超级单体风暴三维流场的简易结构模型

从图中可以非常清晰地看出其中上升气流和下沉气流的形态，L和M分别代表了上升和下沉气流的主要起源层。虚线代表的是降水粒子的轨迹，含"^"的曲线代表的是地面锋，平面上划阴影的部分代表了降水的大致位置，而上升气流和下层气流交汇的地方则生成了一道龙卷。

  （a) 为俯视剖面，（b) 为侧视实况图

在1979年Lemon等提出的超级单体风暴概念模型中：

D区分别为前侧（偏右上角的D）和后侧下沉气流区（偏左下角的D），H区为上升气流区，它们与暖湿气流交汇形成锋面。

T区为龙卷最可能出现的位置，是两条锋的交点，位于上升气流内靠近后侧下沉气流的地方。

前侧下沉气流形成是由于降水的拖曳作用，以及周边环境较干空气夹卷进下沉气流内使得雨滴剧烈蒸发或冰粒子升华，吸收大量潜热导致下沉气流剧烈降温、下沉。

后侧下沉气流形成机理与前侧基本相同，有时还存在动力机制，即低层中气旋加强导致低层气压下降，形成向下的扰动，促进后侧下沉气流加强。

风暴

发展相关的局地环境条件因素

影响对流风暴发展的局地环境条件有：

热力稳定条件

风的垂直切变条件

水汽条件

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热力稳定条件

红色阴影区面积代表不稳定能量的值

各类对流天气局地热力条件的差别在于负的不稳定能量的数值。

随着强对流类型由弱到强，负不稳定能量区域面积依次增大，抑制正不稳定能量的过早释放。

而负不稳定能量面积越大，抑制程度越强，使正不稳定能量积聚越多，一旦冲破这种抑制条件，形成的强对流天气就越猛烈。

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风的垂直切变条件

 飞机遇到下击暴流时是十分危险的

一般强对流天气都产生在一定强度的水平风随高度变化的风场中，适当的水平风的垂直切变值（例如2.0～4.5米每秒每千米），有利于风暴的加强和较久的维持时间，有利于形成右偏移动的强对流风暴。

水平风的垂直切变，无论是风速的垂直切变还是风向的垂直切变，或风向风速垂直切变两者兼而有之，都有利于对流天气的加强和维持。

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水汽条件

云团内部含有大量水分，一个普通的雹暴的总含水量可达百万吨量级。这么多的水分都是由上升气流从大气低层向上输送的，故风暴的发展也要求低层有足够的水汽供应。

最后

结语！

近年来暴雨洪灾频发，2021年7·20郑州特大暴雨造成河南省150个县（市、区）1478.6万人受灾，因灾死亡失踪398人；2022年6月上中旬珠江流域暴雨洪涝灾害造成广东、广西2省（区）648.9万人次受灾，因灾死亡失踪37人，紧急转移安置50.2万人次；2023年7·31北京暴雨造成近129万人受灾，房屋倒塌5.9万间，严重损坏的房屋达到了14.7万间。

人类在自然灾害前何其渺小，当暴雨来临时，我们应该做好防范措施、保护自身安全：

暴雨来临时关闭门窗，一旦房屋进水则需立刻关闭电源、煤气等设备；

注意街上的电力设施，如有电线滑落应立即远离，不要走地下通道，不要在流水中行走，远离积水路段，注意躲避下水井盖；

预防居民住房发生小内涝，可因地制宜，在家门口放置挡水板、堆置沙袋或堆砌土坎，危旧房屋或在低洼地势住宅的居住人员应及时转移到安全地方；

高层住户应妥善处置清理窗台上易被大风吹落的花盆、杂物，在窗户玻璃上贴膜或用胶布、纸条贴成“米”字形状。

祝愿大家都能送走风雨，等到天晴。

参考资料

[1]胡明宝 编著. 天气雷达探测与应用 [M]. 北京：气象出版社, 2007

[2]俞小鼎等 编著. 雷暴与强对流临近预报[M]. 北京：科学出版社, 2020