雷暴的形成

雷暴是一种自然现象，具有闪电、雷声、强风、大雨等特征，有时还伴有龙卷风、冰雹等，起源于积雨云。 雷暴遵循其发展、持续和消散的生命周期。

无论发展何种类型的雷暴，它都必须经历 3 个不同的阶段：发展阶段、成熟阶段和消散阶段。 每个阶段的持续时间取决于雷暴本身以及该地区周围大气的情况。 通常，雷暴发展需要 3 个重要条件：水分、大气不稳定性和热量。

当空气中的水分凝结时，它会释放出称为凝结潜热的能量。 这种能量降低了上升空气的冷却速度，使其比周围较冷的空气更暖，从而使气团保持上升。 当大气足够不稳定时，这种向上运动可以持续存在，导致大型积雨云的发展。

这些高耸的云层在持续释放潜热的推动下，可以生长到令人印象深刻的高度，并成为雷暴的滋生地，伴随着闪电和雷声。

发展阶段

雷暴的初始阶段，即积云阶段或发展阶段，其特征是大量水分向上运动到大气中。 这种向上抬升可以通过多种方式启动。 一个常见的触发因素是太阳加热，太阳使地面变暖，导致温暖的空气团或热气上升。

另一个触发因素可能是风的汇聚，两个气流相遇并迫使空气向上。 此外，吹过海拔升高区域的风也可以将空气向上推。 当水分上升到更高的高度时，它会遇到较低的温度，导致其凝结成微小的水滴。 这些水滴聚集在一起，形成通常在此阶段看到的蓬松的白色积云。

当大气中的水蒸气凝结成液态时，它会释放出潜热。 这种释放的热量使周围的空气变暖，使其密度低于周围较干燥的空气。 由于这种密度差异，较暖、密度较低的空气开始向上升起，这种现象称为对流。 这种空气的上升运动就是我们所说的对流降水。 当空气继续上升时，它会在发展中的雷暴内部和下方形成一个低压区。 这个低压区是风暴形成和强化的关键因素。

成熟阶段

在雷暴的成熟阶段，暖空气上升直到遇到其上方的一层更暖的空气，这阻止了它进一步上升。 这种边界，通常是对流层顶，迫使空气水平扩散，形成风暴独特的砧形顶部。 这种结构被称为积雨云。

随着风暴的发展，云中的水滴合并形成更大的水滴。 这些较大的水滴随后冻结成冰粒。 当这些冰粒变得足够重时，它们开始掉落。 在下降时，它们融化并变成雨。 然而，如果风暴的上升气流特别强，这些水滴可能会被抬升回去，使它们能够变得更大。 有些可能变得太大，以至于在它们掉落时没有完全融化，从而形成冰雹。

当上升气流继续向上推动空气时，降雨也会将其中的空气向下拖拽，形成下沉气流。 这些上升气流和下沉气流的共存是风暴成熟阶段的标志。 这种云内的动态相互作用会导致显着的内部湍流，表现为强风、剧烈闪电，甚至龙卷风。 这些强大的力量是雷暴成熟阶段的特征，并使积雨云成为一种戏剧性和强烈的气象现象。

通常，当风切变最小的时候，风暴会迅速过渡到其消散阶段，并最终“雨尽而散”。 这意味着风暴失去了强度，降水逐渐停止。

但是，如果风速或方向发生显着变化，那么风暴的动力学可能会发生巨大变化。 在这种情况下，下沉气流（即空气的向下流动）与上升气流（即空气的向上流动）分离。 这种分离可以阻止风暴减弱，并使其发展成超级单体，众所周知，超级单体风暴非常强大，并且可以将其成熟阶段维持数小时，通常会导致恶劣的天气状况。

消散阶段

在雷暴的消散阶段，下沉气流成为主要特征。 如果大气条件不利于超级单体雷暴的形成，则此阶段发生得相对较快。 通常，此阶段从雷暴开始后约 20 到 30 分钟开始。 在这一点上，风暴开始减弱，并最终消散，因为下沉气流占主导地位，切断了为风暴发展提供能量的上升气流。

当一股下沉气流从雷暴中降落时，它会与地面碰撞并向各个方向扩散。 这种现象被称为下击暴流。 下沉气流将冷空气带到地面，从而中断了向雷暴提供能量的温暖、湿润空气的流入。 因此，对风暴发展至关重要的上升气流消失了，导致雷暴减弱并最终消散。

在垂直风切变很小的环境中，雷暴会迅速失去强度。 当它们发出流出边界时——一股较冷的空气——它们有效地切断了自身温暖、湿润空气的供应。 这种自我限制的行动很快导致风暴消亡，因为它如果没有这种必需的流入就无法维持其增长。

这种流出边界现象会导致下击暴流的发生，这对飞机构成了重大危害。 当飞机遇到流出边界时，它会经历风速和风向的快速且相当大的变化。 这种突然的转变会导致飞机的空速下降，进而降低保持飞机在空中的升力。 垂直风切变也取决于流出边界。 如果流出边界更强，那么垂直风切变也会更强。