地形對(duì)雷電活動(dòng)的影響(電涌保護(hù)器)
雷電活動(dòng)的情況除了與地理緯度相關(guān)外,還要受到地形的影響。有些局部地方的雷電活動(dòng)比所在地區(qū)的多得多。我國(guó)幅員遼闊,地形特別復(fù)雜,因此地形對(duì)我國(guó)雷電話動(dòng)情況的影響既大而又復(fù)雜,具體可以用下面七種情況來(lái)說(shuō)明。
(一)山脈的山峰和山結(jié)區(qū)(即山峰向四周仲展出數(shù)條山脈,宛如繩結(jié)的高山區(qū)),雷電活動(dòng)較多。如祁連山的祁連(56.0天)和門源(67.8天)就比張掖(10.3天)和山丹(15.6天)的雷暴日數(shù)多大約5倍。唐古拉山的那曲(86.2 天)和索縣(91.8天)就比嘉黎(52.1天)的雷暴日數(shù)多近一倍。大雪山的馬爾康(68.7天)和阿壩(89.7天)就比小金(49.6天)和都江堰(38.6天)的雷暴日數(shù)幾乎多一倍。這是由于熱力作用產(chǎn)生的山谷環(huán)流(白天山谷風(fēng)從山下匯向峰區(qū))使峰區(qū)有較強(qiáng)的對(duì)流觸發(fā)機(jī)制。特別是在山結(jié)區(qū),各山脊之間的谷風(fēng)更盛,匯向山結(jié)區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)更強(qiáng),使山脈的山峰和山結(jié)區(qū)更有利于雷云的形成和發(fā)展,因此雷電活動(dòng)也較多了。
(二) 山脈的迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡都可能形成雷電,但迎風(fēng)坡卻比背風(fēng)坡更有利于雷電的形成。如唐古拉山、昆侖山、岡底斯山和橫斯山等系列山脈的南坡和西南坡,其雷暴日數(shù)就比北坡的多得多。青藏高原南坡的拉薩(72.4天)、日喀則(79.8天)、江孜(77.0天)和華坪(90.1天)就比北坡的格爾木(2.3天)和田(3.2天)、都蘭(8.2天)和珞木洪(3.2天)的雷暴日數(shù)多10-30倍。這主要是因?yàn)榍嗖馗咴喜肯奶焓⑿袕挠《妊蟠祦?lái)的暖濕西南氣流,氣流遇到上述一系列山脈抬升,對(duì)流特別強(qiáng)烈,故雷電活動(dòng)也就多了。
這里應(yīng)注意:①以上所說(shuō)的迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡均是對(duì)大山系而言,對(duì)于孤立或很低(-般低于500m)的山,這種作用不明顯。如小興安嶺(平均海拔在500m以下)的周圍,雷暴日數(shù)都相差不多,沒(méi)有明顯的迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡的差別。②迎風(fēng)坡的方位在不同地點(diǎn)是不同的,如華中夏季受西南氣流影響,長(zhǎng)江下游夏季偏東風(fēng),而重慶夏季則以偏北風(fēng)為最多,故迎風(fēng)坡不一定就是山脈的南坡或西南坡。
山脈的背風(fēng)坡氣流一般是下沉的,不利于雷云的形成和發(fā)展,不過(guò)在一定條件下也可能形成雷電。如當(dāng)有較強(qiáng)氣流橫越山脈時(shí),在背風(fēng)坡往往有重力波(由背風(fēng)坡區(qū)冷空氣下沉的重力產(chǎn)生的波)產(chǎn)生,氣流愈強(qiáng),該波的波長(zhǎng)愈長(zhǎng),氣層愈不穩(wěn)定,波的振幅也愈大。當(dāng)波長(zhǎng)發(fā)展到相當(dāng)于雷暴單體的尺寸,日氣層又極不穩(wěn)定時(shí),背風(fēng)坡的重力波下沉運(yùn)動(dòng)便可以發(fā)展成為雷電,此外,當(dāng)冷空氣從較高山脈流入背風(fēng)坡上空,面背風(fēng)坡區(qū)內(nèi)低層空氣又比較暖濕,也會(huì)加劇氣柱的不穩(wěn)定而形成雷電。
(三)氣溫隨著海拔高度的增加而減小,山體的溫度總是高于周圍空氣的溫度,因此山區(qū)對(duì)流容易發(fā)展,但是山的陽(yáng)坡氣溫總是否一定高于陰坡而造成較多的雷電,這需要看具體情況而定。如秦嶺在冬季由于阻礙了南下的冷空氣,因而隨著高度的增加南北坡的溫差較大。但是到了夏季,由于暖濕空氣的厚度較大、秦嶺對(duì)其阻礙的作用不大,再加太陽(yáng)高度角增大,北坡受熱也相應(yīng)增多,因此北坡反面比南坡暖和。不過(guò),風(fēng)速隨高度的增加而加大,水平熱交換加劇,故秦嶺夏季南北坡的溫差并不大,不足以造成陰陽(yáng)坡雷電活動(dòng)有顯著不同。
從雷暴日數(shù)分布圖看,大山系南坡比北坡的雷暴日數(shù)多,這主要是由于南北坡緯度相差大的結(jié)果。對(duì)于一般小范圍的山,陰坡與陽(yáng)坡的雷電多少就沒(méi)有明顯差別了。如從本溪到草河口之間有摩天嶺,但本溪(33.7天)與草河口(32.4天),以及沈陽(yáng)(26.9 天)和丹東(26.9天)的雷暴日數(shù)相差不多,海南島五指山南側(cè)的陵水(84.6天)甚至比北側(cè)的???104.3天) 的雷暴日數(shù)還小
(四)高度極高和面積特大的山脈對(duì)于雷電活動(dòng)的影響也很復(fù)雜。當(dāng)氣流遇到這些山脈時(shí),大部分氣流翻山而過(guò),繞過(guò)的部分不多,這樣使得垂直氣流分量增大,不穩(wěn)定能量增加,有利于雷電的形成和發(fā)展。但是,山中常常存在著一些開(kāi)口, 如溢道、河谷或谷口等,它們讓大部分氣流從中而過(guò),這樣翻山氣流量減小,垂直對(duì)流減弱,又不利于雷電的形成和發(fā)展。但是氣流在從這些開(kāi)口處快速通過(guò)時(shí),又使得山中溢道、河谷或谷口等處較山脈其他地方更容易形成雷電。
我國(guó)北方的夏季冷鋒活動(dòng)是產(chǎn)生雷電的主要天氣系統(tǒng)。當(dāng)冷鋒遇到一系列平行山脈時(shí),較稀溥的冷鋒就不會(huì)翻山而常發(fā)生彎曲,在山前靜止下來(lái)形成鋼囚鋒。若遇到山脈的開(kāi)口,則會(huì)以較快的速度前進(jìn),從而有利于形成雷電,如北京市古北口(35.5天)的雷暴日數(shù)就比周圍地方的多,這就是由于燕山、軍都山等影響的結(jié)果。
注意氣流通過(guò)溢道、河谷成谷口的速度還與風(fēng)向有關(guān)。當(dāng)山中開(kāi)口與風(fēng)向一一致時(shí)、風(fēng)速最大:當(dāng)開(kāi)口與風(fēng)向相互垂直時(shí),風(fēng)速最小。當(dāng)開(kāi)口與風(fēng)向的頭角B<45度 -30%時(shí),開(kāi)口愈狹窄,風(fēng)速愈小:若B>45度,開(kāi)口愈狹窄,風(fēng)速愈小。這里水平氣流分量大而垂直氣流分量就不一定大了。因此山區(qū)的溢道、河谷或谷口也不一定就多雷電。
(五)雷暴天氣尺度和影響的范圍都比較大,除了高度較高和面積較大的山脈對(duì)雷電有明顯的作用外,一般在周圍環(huán)山的谷地或盆地中有多少雷電括動(dòng)不好確定。從小氣候角度考慮,谷地或盆地中,風(fēng)速小,亂流作用弱,白天在太陽(yáng)照射下大幅度增溫,形成氣流從谷底沿山坡上升,使不穩(wěn)定能量比同山地的其他地方(山峰、山結(jié)等除外)要大,有一定引雷作用。但是,在陰天和大風(fēng)天氣情況下,這種作用就不明顯了。當(dāng)然,谷地或盆地的這種作用大小還與其寬度、周圍山的高度及坡度等有關(guān)。
此外,在雷電發(fā)生的地方有雷云,然而雷云開(kāi)始形成并不定馬上就產(chǎn)生放電,它還需要有一定電荷積累的過(guò)程,該過(guò)程的長(zhǎng)短受當(dāng)時(shí)大氣不穩(wěn)定程度、上升氣流強(qiáng)弱以及含水然氣多少等的影響。由于山區(qū)地形復(fù)雜,使得大氣不穩(wěn)定層結(jié)變化大,因此在山區(qū)容易形成雷云的地方并不一不定雷電活動(dòng)就多。比如峨眉山(39.9天)、 華家?guī)X(25.2天)、西鋒鎮(zhèn)(25.6天)和華山(29.0天)海拔高度展然都很高,但雷暴日數(shù)并不多,有的其至比周圍地區(qū)的雷暴日數(shù)還少。
(六) 面向大水面的山坡上,由于水陸風(fēng)(白天水面上潮濕氣流向陸地上流)的影響,當(dāng)氣層不穩(wěn)定時(shí)也有利于形成雷電,故雷電出現(xiàn)的概率比背水面的坡地多。如祁連山南面有青海湖,水汽條件較充沛,因此使得茶卡(27.2天)比背湖的張掖(10.3 天)的雷暴日數(shù)多近兩倍。
大水域(海、湖、寬廣的大江、大河)的沿岸地帶,由于常有海風(fēng)、湖風(fēng)、江風(fēng)吹向陸地,并與陸地上空氣流輻合上升,成為對(duì)流觸發(fā)機(jī)制,使不穩(wěn)定的能量增大,也有利于雷電的形成(但與內(nèi)陸相比卻要差一些)。如浙江的四明山區(qū),它東邊、北邊離東海和杭州灣不遠(yuǎn),夏李盛行風(fēng)微弱的情況下,海風(fēng)與金姚江谷風(fēng)結(jié)合,造成四明山區(qū)不穩(wěn)定能量增加,因而使得四明山區(qū)的雷暴日數(shù)較周圍地區(qū)偏多。
(七) 水面增溫比陸地慢,所以大水面不利于雷電的形成和發(fā)展,但水面小,且水與陸地錯(cuò)綜分布的地區(qū),由于水陸增溫快慢不同,造成各處溫度差別較大而引起對(duì)流。再因水汽充足,凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度都較低,在氣柱不穩(wěn)定時(shí)也可以發(fā)展對(duì)流,因而有利于雷電的形成。如太湖湖面較大,不利于形成雷電,但胡東側(cè)河灣期漢縱橫交錯(cuò),故蘇州、上海、 嘉興帶發(fā)生熱雷暴就比較頻繁了。
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