導(dǎo)語(yǔ)：惡劣天氣的起因是什么？其實(shí)惡劣天氣往往源自于大氣中的氣象變化，如氣壓的快速變化、溫度的驟降等，因此，當(dāng)冷暖氣團(tuán)相遇時(shí)，就像是天空中的兩股巨大力量相互碰撞，引發(fā)了風(fēng)暴的爆發(fā)，下面就去看看惡劣天氣是怎么造成的吧！

惡劣天氣的起因是什么

強(qiáng)對(duì)流天氣

為什云的范圍變化這么大?為什么造成的降水變化也這么大?答案都與大氣的穩(wěn)定度密切相關(guān)。如前面提到的，當(dāng)氣塊被強(qiáng)迫上升時(shí)其溫度因體積增大而降低(絕熱冷卻)。通過(guò)比較氣塊與周圍空氣的溫度，我們就可以確定其穩(wěn)定度。如果氣塊的溫度比周圍大氣溫度低，則其密度將變大，如果讓它一直這樣下去，氣塊將下沉到原來(lái)的位置。這一類型的大氣稱為穩(wěn)定大氣，其會(huì)抵制垂直運(yùn)動(dòng)。

然而，如果假設(shè)上升氣塊比周圍大氣暖、密度小，氣塊將繼續(xù)上升直到到達(dá)其溫度與周圍溫度相等的高度。這一類型的大氣稱為不穩(wěn)定大氣。不穩(wěn)定大氣就像一個(gè)熱氣球，只要?dú)馇騼?nèi)的空氣溫度高于周圍大氣溫度、密度比周圍的空氣密度低，它就將一直上升。

簡(jiǎn)言之，穩(wěn)定度是空氣的一種特性，表示空氣是傾向于停留在原來(lái)的位置(穩(wěn)定)還是上升(不穩(wěn)定)。

穩(wěn)定度類型

大氣穩(wěn)定度是通過(guò)測(cè)量不同高度的空氣溫度來(lái)確定的。注意，這里指的是環(huán)境直減率，不要與絕熱溫度變化相混淆。環(huán)境直減率是實(shí)際大氣溫度隨高度的變化，可以通過(guò)不同的探空儀和飛機(jī)觀測(cè)獲得。而絕熱溫度變化是指氣塊在大氣中做垂直運(yùn)動(dòng)過(guò)程中溫度的變化。解釋了大氣穩(wěn)定度是如何確定的，在這個(gè)例子中，1000米高度處的空氣溫度比地面溫度低5℃,2000米高度的空氣溫度低10℃,以此類推。因此，環(huán)境直減率是5℃/千米，因?yàn)闇囟雀吡?℃,地面的空氣密度比在1000米處的空氣密度低。然而，如果地面的空氣被強(qiáng)迫上升到1000米高度，它將按10℃/千米的干絕熱率膨脹和冷卻，結(jié)果當(dāng)達(dá)到1000米高度時(shí)，上升氣塊的溫度將從25℃降到15℃。由于上升的空氣溫度比周圍環(huán)境溫度低5℃,密度將更大，所以只要可能，氣塊將下沉到原來(lái)的位置。因此，我們說(shuō)近地面的空氣溫度潛在地低于高空的空氣溫度，除非受到強(qiáng)迫作用，否則它是不會(huì)上升的(例如，空氣經(jīng)過(guò)山地時(shí)

可能受地形的強(qiáng)迫抬升)。所以剛才描述的空氣是穩(wěn)定且抑制垂直運(yùn)動(dòng)。

下面來(lái)看看三種基本大氣狀況：絕對(duì)穩(wěn)定、絕對(duì)不穩(wěn)定和條件不穩(wěn)定。

絕對(duì)穩(wěn)定性

定量地講，絕對(duì)穩(wěn)定就是環(huán)境直減率小于濕絕熱率的情況。7使用5℃/千米的環(huán)境直減率和6℃/千米的濕絕熱率說(shuō)明了這一情況。在1000米時(shí)，上升氣塊的溫度比周圍環(huán)境溫度低5℃,其密度將增大。即使該穩(wěn)定的空氣被強(qiáng)迫抬升到凝結(jié)層，它仍將比周圍環(huán)境空氣溫度低密度大，所以仍將保持回到地面的傾向。當(dāng)空氣層中溫度隨高度升高而不是降低時(shí)會(huì)出現(xiàn)最穩(wěn)定的情況，出現(xiàn)這種環(huán)境直減率時(shí)就被認(rèn)為出現(xiàn)了逆溫。很多過(guò)程都可以造成逆溫，比如晴天夜間地表面的輻射冷卻等。這些情況下之所以出現(xiàn)逆溫，是因?yàn)榈乇砻婧椭苯优c其接觸的空氣比高空空氣要冷卻得快。

絕對(duì)不穩(wěn)定性

在另一種極端情況下，當(dāng)環(huán)境直減率大于干絕熱率時(shí)氣層表現(xiàn)為絕對(duì)不穩(wěn)定性。如圖4.28所示，上升氣塊溫度總是比周圍環(huán)境空氣高，因而不斷借助浮力上升。絕對(duì)不穩(wěn)定最常發(fā)生在最暖月份太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的晴天。在這種條件下，大氣最底層的空氣被加熱到比高層大氣溫度高得多的程度，這就造成巨大的環(huán)境溫度直減率和非常不穩(wěn)定的大氣。

條件不穩(wěn)定性

最常見(jiàn)的大氣不穩(wěn)定是所謂條件不穩(wěn)定性。當(dāng)濕空氣的環(huán)境直減率介于干絕熱直減率和濕絕熱直減率之間(介于5℃/千米和10℃/千米之間)時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。簡(jiǎn)單地講，所謂大氣條件不穩(wěn)定，就是對(duì)于未飽和的氣塊是穩(wěn)定的而對(duì)飽和的氣塊是不穩(wěn)定的。在約3000米高度上升氣塊的溫度比周圍空氣溫度低，但是，由于其在凝結(jié)高度之上因釋放潛熱而被加熱，溫度比周圍空氣要高。從這一高度上起，氣塊將繼續(xù)上升而無(wú)須外部強(qiáng)迫?！皸l件”一詞的含義是指空氣在到達(dá)可以自動(dòng)上升的不穩(wěn)定高度層之前必須受到外力的強(qiáng)迫上升。

概括地講，空氣的穩(wěn)定性是由大氣層不同高度的溫度決定的(環(huán)境直減率)。當(dāng)接近氣柱底部的空氣溫度顯著高于其上部的空氣時(shí)，被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。相反，當(dāng)溫度隨高度升高逐漸降低時(shí)則空氣被認(rèn)為是穩(wěn)定的。大多數(shù)穩(wěn)定條件出現(xiàn)在逆溫時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)溫度隨高度上升，這時(shí)很少有空氣的垂直運(yùn)動(dòng)。

穩(wěn)定度和每日天氣

穩(wěn)定度是如何在我們?nèi)粘Ｌ鞖庵酗@示其作用的呢?當(dāng)穩(wěn)定的空氣被強(qiáng)迫抬升時(shí)，形成水平范圍大而垂直厚度相對(duì)于其水平范圍很小的云層。在這種情況下，即使有降水，也僅僅是小雨或中雨。與此相反，不穩(wěn)定大氣所形成的云是高大的，且常常伴隨著強(qiáng)降水。因此我們可以得出結(jié)論，有小毛毛雨的陰沉天氣是由穩(wěn)定空氣強(qiáng)迫抬升形成的，而有高大云體形成的天氣則可以基本肯定是由不穩(wěn)定大氣造成的。

如前面所提到的，大多數(shù)穩(wěn)定條件是發(fā)生在溫度隨高度升高的逆溫情況下。在這種情況下，地面附近的空氣要比高層的空氣冷些和重些，因而很少有空氣層之間的垂直混合發(fā)生。由于污染物一般從下層進(jìn)入，所以溫度逆溫限制污染物停留在最底層并使?jié)舛瘸掷m(xù)增加直到溫度逆溫消失。大范圍的霧是穩(wěn)定度的另一種標(biāo)志。一般而言，地面附近的空氣與高層的空氣缺乏混合就容易產(chǎn)生霧。

穩(wěn)定度如何變化?

任何與高空空氣有關(guān)的引起地面附近空氣變暖的因素都可能增加大氣不穩(wěn)定性;相反，任何引起地面空氣冷卻的因素都會(huì)使空氣變得更穩(wěn)定。

不穩(wěn)定性會(huì)因下述原因而增強(qiáng)：

強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射加熱使大氣最底層升溫;

(2)通過(guò)較暖表面的氣團(tuán)下部受到地面加熱;

(3)由諸如地形抬升、鋒面楔入和輻合過(guò)程等產(chǎn)生的大范圍上升運(yùn)動(dòng);

(4)云頂?shù)妮椛淅鋮s;穩(wěn)定性也會(huì)因下述原因得到增強(qiáng)：

(1)落日后地表的輻射冷卻;

(2)氣團(tuán)經(jīng)過(guò)較冷下墊面時(shí)受到來(lái)自地面的冷卻;

(3)氣柱內(nèi)的大范圍下沉運(yùn)動(dòng)值得注意的是，雖然溫度的日變化也很重要，但大多數(shù)影響穩(wěn)定度的過(guò)程是由空氣水平和垂直運(yùn)動(dòng)造成的溫度變化而產(chǎn)生的。一般而言，任何增加環(huán)境直減率的因素會(huì)使得空氣更為不穩(wěn)定，而減小環(huán)境直減率的因素則會(huì)增加大氣的穩(wěn)定度。

溫度變化和穩(wěn)定度晴天時(shí)地表加熱充分，低層大氣常常得到充分加熱而造成氣塊上升。太陽(yáng)落山后，地表冷卻使大氣重新穩(wěn)定。

當(dāng)大氣水平運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)完全不同溫度的下墊面時(shí)，穩(wěn)定度發(fā)生類似的變化。冬季，來(lái)自墨西哥

灣的暖空氣向北越過(guò)寒冷的、被雪覆蓋的中西部時(shí)，因下部空氣溫度較低、大氣比較穩(wěn)定而常常產(chǎn)生大范圍的霧。在冬季，當(dāng)極地空氣向南移動(dòng)經(jīng)過(guò)大湖區(qū)開(kāi)闊的暖水域時(shí)發(fā)生相反的情況。雖然如果我們掉進(jìn)這寒冷的大湖水中(大約5℃)會(huì)因低溫癥在幾分鐘內(nèi)死亡，但這些水相比起極地氣團(tuán)來(lái)則要暖和得多。因?yàn)榇蠛^(qū)的水相對(duì)較暖(高水汽壓)而極地氣團(tuán)較干(低水汽壓),形成高蒸發(fā)率;這樣大量水汽和熱量進(jìn)入到極地氣團(tuán)中就使得下層的極地空氣變得極不穩(wěn)定而形成強(qiáng)降雪降落在大湖區(qū)的下風(fēng)岸上，這就是“湖泊效應(yīng)降雪”。

空氣

云的輻射冷卻

在較小尺度上，夜間云頂輻射的熱量損失會(huì)增加不穩(wěn)定性而使云繼續(xù)發(fā)展。空氣是一個(gè)差的熱輻射體，而云則不一樣，云滴可以向空間放出相當(dāng)多的能量。高大云體的發(fā)展是起因于地面加熱，但在太陽(yáng)落下后就失去能量來(lái)源。然而，落日后云頂?shù)妮椛淅鋮s加大了云頂附近的直減率進(jìn)而增加了來(lái)自下層較暖氣流的上升。這一過(guò)程就是在日落后云在短暫停止發(fā)展后而產(chǎn)生夜間雷陣雨的原因。

空氣垂直運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定度

空氣的垂直運(yùn)動(dòng)影響穩(wěn)定度。當(dāng)出現(xiàn)普遍的向下空氣流動(dòng)，即下沉氣流時(shí)，下沉空氣層上部的空氣因?yàn)閴嚎s而產(chǎn)生的加熱要比下部空氣強(qiáng)。通常地面附近的空氣不會(huì)參與下沉運(yùn)動(dòng)，因而其溫度保持不變。這樣的凈效應(yīng)就是使空氣穩(wěn)定，因?yàn)楦邔拥目諝鉁囟缺鹊孛娓浇諝鉁囟雀?。?shù)百米的下沉增溫效應(yīng)足以使云蒸發(fā)掉。因此，下沉空氣區(qū)域的一個(gè)標(biāo)志是萬(wàn)里無(wú)云的深藍(lán)天空。

空氣的上升一般會(huì)增強(qiáng)不穩(wěn)定性，特別是當(dāng)?shù)蛯由仙諝獾乃勘雀邔涌諝飧邥r(shí)，這是一種常見(jiàn)的情況。隨著空氣上升，下部的空氣先達(dá)到飽和并在較小的濕絕熱率下冷卻。其凈效應(yīng)就是增加了上升層中的環(huán)境直減率。這一過(guò)程在形成與雷暴有關(guān)的不穩(wěn)定中特別重要。此外，前面講過(guò)，如果抬升充分，條件不穩(wěn)定空氣會(huì)變得不穩(wěn)定。

總而言之，穩(wěn)定性在決定每天天氣中的作用不容置疑。大氣的穩(wěn)定性或不穩(wěn)定性在很大程度上決定了是否有云的生成發(fā)展和降水的產(chǎn)生，而且決定其是一般性陣雨還是傾盆大雨。一般而言，當(dāng)穩(wěn)定空氣被強(qiáng)迫抬升時(shí)，其產(chǎn)生的云的垂直厚度較小，降水也較小。相反，不穩(wěn)定空氣形成的云是高大的且常常伴隨著強(qiáng)降水。

惡劣天氣是怎么造成的

暴雨。暴雨的形成與充足的水汽、強(qiáng)烈的氣流上升運(yùn)動(dòng)以及大氣層的不穩(wěn)定性有關(guān)。各種天氣系統(tǒng)，如鋒、氣旋、切變線等，都可能產(chǎn)生暴雨。

大雪和低溫。低溫天氣可能導(dǎo)致管道凍結(jié)、設(shè)備操作失誤和路面結(jié)冰，這些情況都可能增加安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

大風(fēng)和沙塵暴。大風(fēng)天氣可能帶來(lái)安全隱患，如對(duì)安全用電的威脅，以及對(duì)電焊、氣焊作業(yè)的影響。地形特征，如青藏高原，通過(guò)影響氣流，也可能導(dǎo)致特定地區(qū)出現(xiàn)干旱或高溫的下降氣流，從而引發(fā)沙塵暴。

極端氣候事件。這些事件通常與氣候變化有關(guān)，如全球變暖導(dǎo)致北極和赤道之間的溫差減小，進(jìn)而減弱西風(fēng)帶，使得冷空氣和暖空氣更容易進(jìn)入中緯度地區(qū)，導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)。

臺(tái)風(fēng)和熱帶氣旋。這些天氣系統(tǒng)不僅帶來(lái)強(qiáng)風(fēng)和暴雨，還可能增加某些疾病的風(fēng)險(xiǎn)，如傳染病和呼吸道疾病。

此外，氣候變化還可能導(dǎo)致干旱、野火等極端事件的增加，以及對(duì)城市熱島效應(yīng)的加劇，不利于大氣污染物的擴(kuò)散。每種天氣現(xiàn)象都有其特定的成因和影響，了解這些成因有助于更好地預(yù)測(cè)和準(zhǔn)備惡劣天氣的到來(lái)。