强对流雷暴天气「高空雷暴」

今天带来强对流雷暴天气「高空雷暴」，关于强对流雷暴天气「高空雷暴」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

文 ｜ 蒋如斌（中科院大气物理研究所研究员）

9月20日，印度东北部比哈尔邦有21人遭雷击身亡，死者多为在田里干活的农民。

每年6月至9月是印度季风雨季，雷电天气频发，雷击造成伤亡时有发生。今年6月和7月，比哈尔邦已有数十人因雷击死亡。

8月底，我国云南丽江新郎拍摄婚纱照、安徽芜湖市民跳广场舞时，皆遭遇雷击遇难，引起了社会公众对雷电的关注和讨论。

实际上，正确认识雷电的形成、发生原理，提高防范意识非常必要。

雷电是什么？雷击如何发生？

雷电也称闪电，是发生在强对流天气过程中的剧烈大气放电现象，通常可分为地闪和云闪。

顾名思义，地闪是击中地面的闪电，而云闪则是只在云内外发展未击中地面的闪电。

地闪过程中，云层和大地之间剧烈放电，电流最强可达几万安培，通道温度高达上万摄氏度，是致人死亡，引发森林火灾、油库爆炸、建筑物损毁、电力和通信中断、信息系统瘫痪等一系列事故的罪魁祸首。

雷电的发生依赖于强对流天气系统，因此多出现于对流活动频发的汛期，在我国南方，主要是5月到9月，在我国北方，主要是6月到8月。

通常而言，降水充沛地区的雷电活动要多于降水稀缺地区，我国的雷电活动大体呈现东南沿海多、西北内陆少的分布特征。

气象上，将一天之内发生了雷电、可听到雷声计为一个雷暴日，我国广东、海南等地，年雷暴日数可达60天到80天，我国北方如华北平原，年雷暴日数在30天左右。统计表明，海口、广州、拉萨年雷暴日数最多。

前面提到，雷电依赖于成云致雨的强对流天气过程，深厚的强对流云团携带着大量的电荷，雷电正是来源于此。

绝大多数雷电，从开始到结束，持续时间不足1秒钟，而它的速度为104~108米/秒。

有研究表明，地闪中，当向下发展的放电通道开始形成，它往往能在0.1秒甚至更短时间内就击中地面，这对于人类而言仅仅是一瞬间。

在这短暂的过程中，雷电通道呈现树枝状的形态，蜿蜒分叉地向下发展，但基于人类目前的认知水平，还没有能力准确预知雷电通道蜿蜒分叉发展的路径。

当向下发展的雷电通道足够靠近地面时，例如，与地面高耸物体或者金属尖端的距离只有几十米时，就会在这些物体的顶端激发向上的放电通道。

此时距离雷击的发生就只剩不足万分之一秒了：雷电向下的放电通道，与地面物体顶端向上的放电通道相互吸引、快速靠近，最终发生连接。

在这一瞬间，雷电完成了与地面物体的亲密接触，其巨大的破坏力也正是在这一瞬间释放。

如何开展雷电研究？

雷电还存在很多未知，那么，科学家是如何开展雷电研究的呢？

雷电伴随声、光、电、磁等物理现象，可通过探测这些现象来了解雷电。

雷电放电产生的电磁场覆盖很宽的频段，从无线电射频到微波、可见光，再到X射线、γ射线等。

因此，可以布置不同频段的电磁天线来接收雷电信号，这些雷电信号既可用于分析雷电放电机理，又可通过多个测站组网对雷电进行定位，反演确定雷电事件的发生时间、位置等信息。

雷电定位系统是获得雷电活动资料的重要基础，也是进行雷电监测预警的重要手段。

同时，人们可以利用高速摄像机等设备，每秒钟拍摄几万甚至几十万帧图像，来获得雷电通道快速发展传输的宏、微观特征。

此外，人工引雷也是研究雷电的重要途径：通过向起电的雷雨云发射拖带金属导线的专用小火箭，上升至200~400米高度时，就能成功引发雷电。基于此，可以提前布置一系列设备对其进行探测和记录。

雷电的物理过程和雷击伤害防御

直率地说，根据雷击发生的物理过程，避雷针应该称为“引雷针”更加合适。它实际上是通过比周围物体更早地形成向上的放电通道——率先与雷电向下的放电通道发生连接，而将雷电“引”到自己身上，从而保护周围一定范围内的物体免遭雷击。

当然，并不是把雷“引”过来就大功告成了，避雷针通过与大地良好连接，最终将雷电的能量向大地泄放。

如果避雷针接地不良，雷电被“引”过来后无法顺利泄放，雷电能量反而会导致不同程度的雷电灾害。

由于雷击电流巨大，所以我们必须避免接触避雷针及其接地引下线，否则将有触电危险。

同样道理，在一定范围内，高耸的大树、铁塔、路灯或广告牌等在雷雨天气时遭受雷击的概率是比较高的，在这些物体或设施下避雨、停留，显然是比较危险的。

前面提到，研究已经明确了雷电发生在强对流天气中，尽管我们还无法准确预知每次雷电的通道究竟如何形成与发展，但是，根据强对流天气预报，我们是可以对雷电灾害进行预警的。此时，应做好提前规划，取消雷雨时的户外活动。

如果确实在户外突然遭遇了雷雨天气，该如何保护自己免遭雷击伤害呢？

在笔者看来，最优的选择是“躲避”。应马上停止户外活动，尽快进入防雷接地良好的钢筋混凝土楼房内，或者就近进入汽车内。

在避免靠近高耸物体的前提下，尽一切可能缩短自己在雷雨云下暴露、停留的时间，才能最大限度降低遭受雷击的概率。

特别注意，一些没有接地引下设施的孤立房屋，虽然可以躲雨，但对于雷电而言并没有防护能力，雷雨天气时不要在其中停留。

万一遇到周围一定范围内无处可躲的情况，又该怎么办？笔者认为，方案仍然是尽快找地方“躲”，即便远，跑到安全地带也比停留在雷雨地无助等待好。

这种情况可能出现于诸如徒步于广袤的草原、在不通车的森林或山区进行科考等。

为了避免遇险，这些活动进行之前或过程中，应及时掌握天气动态，无论以何种渠道收到强对流天气预报，都应立即做出计划和行程调整，确保安全。

近年来，虫草资源的开发利用逐渐升温，由于虫草一般是在夏季由人工采挖，采挖人员时常遭遇雷雨，而山上荒野恰恰缺乏防雷躲避场所，虫草采挖过程中的雷击事故偶有发生，这给我们敲响了警钟。

对此，不但要加强虫草采挖人员的防雷安全意识教育，而且要加强山区强对流天气预报和雷电灾害预警能力建设，建立专门的预警预报系统并及时将信息定向传达给虫草采挖人员。在虫草采挖山区的空旷区域，也应有针对性地搭建可以防御雷击的建筑物，以供紧急避险。