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？
 
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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？
 
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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？
 
  1. 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。
  2. 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？
 
  1. 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)。
  2. 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？
  1. 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。
  2. 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？
 
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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？
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。