雷雨的觀測
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發佈於:2009-01-22, 週四 16:44
請問雷雨的定義?
- 雷雨(Thunderstorm)係由積雨雲(Cb)所產生之局部性風暴,經常伴有閃電及雷聲,並常有強烈陣風、大雨、偶或有冰雹。雷雨係由於大氣不穩定所造成,雲頂可向上發展很高,中緯度達12000-15000公尺,熱帶可達更高的高度。
- 按氣象觀測實務之規定,當測站聽到雷聲且觀測到下雨即報雷雨,不論雨量多寡,所以雷雨日雨量可能1mm,亦可能為100mm或更多,雷雨分為「小」、「中」、「大」三種,從天氣圖分析人員之觀點而言,可按天氣型式之性質將雷雨分為「氣團雷雨」、「鋒面雷雨」及「Squall Line雷雨」,台灣地區2-6月之雷雨多屬「鋒面雷雨」或「Squall Line雷雨,7-8月之雷雨多屬「氣團雷雨」,有時高空冷心低壓影響所造成之雷雨多在太平洋氣團內,仍屬氣團雷雨。
- 根據(CWB長期預報課長陳圭宏課長提供)台南18971999年觀測資料顯示,台南每月均可發生雷雨,以7-8月為最多,各月平均7月為8.6天,8月為9.1天,例如1947年7月共有19天是最多的;12月為最少,在過去的103年中有6次;1月份為次少,過去發生24天雷雨,但1905年1月份曾發生3次雷雨。年平均雷雨次數為36.5天(以上均為俞家忠自行統計),但年際差異很大,例如1950年有66天雷雨,1903、1952及1954年有63天雷雨,而1969及1989年僅有15天雷雨。
請問山區雷雨和海上雷雨有何不同,它們各是如何形成的?
- 雷雨可分成氣團性雷雨和鋒面性雷雨兩種,鋒面雷雨發生於陸上和海上的差異性較小,例如2-4月鋒面過境相伴發生於台灣海峽和台灣地區的雷雨,不論發生時間和雷雨的強度都相差無幾。
- 氣團性雷雨方面,發生於山區(或陸上)和海上是有所不同的,最大的不同是在於發生雷雨的時機,山區雷雨多發生於午後,而海上雷雨多發生於子夜至清晨。
- 兩種雷雨形成機制不同;山區因地表加熱引起空氣對流發展,而成積雨雲而下雷雨,所以一般下雨多在下午。海上因海水比熱遠比陸地大很多,致太陽照射引起的海水溫度變化很小。海上係透過晚上雲頂長波輻射冷卻降低溫度,使雲層變得更不穩定而繼續上升,發展成雷雨,所以海上雷雨大部分發生於子夜以後(白天因有太陽照射,雲頂氣溫不會降低)至清晨。
為何台灣會下午後雷陣雨,是否可以提供一些去年夏天午後雷陣雨的紀錄?
- 台灣地區夏季為太平洋氣團所控制,一般盛行西南風(一般因氣壓梯度很小,氣流受地形及海陸效應顯著,台灣各地所吹的風不盡相同,並非都吹西南風),這種來自南海的氣流所含的水汽較多,經地面加熱作用,午後空氣變得不穩定而對流上升,因絕熱膨脹冷卻降低溫度,使空氣中的水汽達到飽和而凝結成積雲(Cu),不斷向上發展的結果而成很高的積雨雲(Cb)(雷雨雲)並下雷雨。此外,來自海上的西南氣流,受台灣中央山脈的地形影響,亦提早加速積雨雲的發展及雷陣雨的發生。
- 本基金會未蒐集台灣地區各氣象站的資料,所以無法提供雷陣雨紀錄。
空曠處遇打雷時應如何因應?
夏季午後雷陣雨頻繁的台灣,大家外出時不要帶任何金飾,但記得帶塊塑膠物,如果是開車去玩碰到有雷雨時,要趕快進汽車內避雨(因為汽車輪胎可以隔絕電流),否則可跪在所帶的塑膠物上,身體前彎且雙手抱膝,如果身上帶有金項鍊及金戒指等首飾,要盡快取下,也不要使用手機以免成為導電體。
閃電跟打雷是怎麼產生的?
地表面的水受太陽照射就會蒸發到空中形成雲朵,蒸發到天空的水汽越來越多,雲的厚度就會越來越高,變成積雨雲。高聳的積雨雲上半部是冰晶組成,下半部是水滴組成,冰晶和水滴在上下對流過程中,會蓄積很多電,當電壓愈來愈高,高到十億伏特時,雲中的電就會衝破空氣造成很大的聲音,就是打雷,就像塑膠袋內裝滿空氣,袋口綁緊,用力打破會造成大聲響一樣。 打雷時產生高電壓,會有三萬安培的電流通過空氣中,造 成高熱而形成光芒,就是閃電。
閃電的電壓和電流有多大?
- 雷雨產生之可見放電,稱為閃電現象,有各種型式,凡單獨閃電放電稱為「電閃」(Lightning Flash),構成閃電放電(或電閃光)之一組重複放電中之任一放電,特別是在雲對地放電中,「導流」(Leader)加以隨後之回閃流稱為閃擊(或電擊)(Lightning Stroke)。
- 每次閃擊中轉移大量電荷之回閃流非常大,在10 ¯6秒(百萬分之一秒)時間內即能達到10¯4安培(萬分之一安培)之尖峰電流強度,而後以數十倍之時間緩慢衰落,每一閃擊轉移約10庫侖大小的電荷,全部放電平均約30庫侖,觀測所得之最大電荷為165庫侖。
避雷針的原理?
- 避雷針是將雷雨期之短暫沖激「電流」(Surge Currents)導至地下(地線),以保護不致受到閃電之損害。
- 避雷針頂端必須高出建築物之上,俾能產生適當之保護半徑,接地之路徑須為全部低電阻之導體,下端必須埋入地下甚深,使其永遠與潮濕土壤保持良好接觸。
為何今(2001)年的春雷特別早到?
- 凡是空氣中水汽豐沛,空氣不穩定,有上升運動,對流雲層向上發展到很高高空(氣溫在0℃以下的高空)即可發生雷雨。一般而言,任何地區的雷雨,可分為氣團性雷雨和鋒面性雷雨兩種。
- 台灣地區夏季的雷雨多屬氣團性雷雨,5-6月的雷雨有鋒面性雷雨,亦可屬氣團性雷雨。
- 台灣地區的所謂〝春雷〞多發生於2-4月份,大多由鋒面上方有很不穩定暖空氣,一經冷空氣推擠作用即可不斷上升所引起。所以只要台灣地區近地面及低中層有明顯的暖空氣(多屬南來氣流)存在,碰到由北方往南移動冷空氣的推動,(冷空氣推動暖空氣並取代了原有暖空氣的位置,稱之為冷鋒)即可形成雷雨,即以此次2001年1月25及26日發生於台灣地區的雷雨而言,是由於伴隨地面鋒面的850hPa及700hPa高空圖上,都有明顯的風切線及槽線,風切線南邊有很不穩定的偏南氣流,所以形成雷雨。這些偏南氣流的存在,係與大氣環流及天氣系統有關。
請問為什麼會有打雷?鋒面系統會不會有雷雨胞?
- 沿閃電放電之通路上,由於氣體迅速膨脹所發之聲音,稱為打雷,在閃電放電之電能中,約有四分之三係消耗於游離分子之撞擊,使發光通路及其附近氣體快速增熱,在數十微秒內,該通路上之局部溫度迅速上升達攝氏一萬度,遂產生強烈而近似圓柱狀之壓力波,其後相繼發生一連串由於空氣內在彈性所誘發之稀疏及壓縮作用,所產生之聲即為雷。
- 積雲(Cu)發展很高到溫度在0℃以下的高空(溫度係隨高度增加而降低的)時,即變為積雨雲(Cb),積雨雲頂部越高,越有利於雷雨,雷聲也越大,一般雷聲甚少在距閃電放電24公里以外還聽到者。
- 鋒面系統上的空氣中水汽很多,很不穩定,如伴有積雨雲是會有雷雨的,發生在冷鋒前方(暖空氣中)呈帶狀之雷雨稱為Squall Line。