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台灣大學--陳維婷
雷暴（thunderstorm）是，一種劇烈的天氣現象，主要發生在暖濕、不穩定的空氣中，可分為以下三類：單細胞雷暴（air-mass thunderstorm），其發展可分為積雲期、成熟期、消散期﹔多單體雷暴（multicell storms），其新單體通常在南邊產生，運動方向偏向平均風場右方﹔超級單體雷暴（supercell storm）是一個單獨整體，內部氣流運動劇烈且複雜。另外，日後對雷暴內帶電的機制，雷達迴波偵測的結果及細部特性可再做進一步的探討。
一、前 言
雷暴（thunderstorm）是我們熟習的一種地方性風暴，是伴有雷電、強烈陣風、驟雨、猛烈上升下降氣流、亂流、積冰等的積雨雲系統總稱。偶爾，還會產生強大的冰雹、龍捲風等劇烈天氣現象，可獨立存在如午後熱雷雨，也可成串出現如颮線。由於雷暴帶有強大的危險性，我們必須對其有所瞭解才可想出方法降低可能的災害，以下即是對雷暴的分類以及各類別的雷暴內部構造及現象的整理與探討。二、雷暴的產生條件
具實際觀測獲知，雷和閃電僅能在大量液態及固態水被攜帶至溫度低於 20℃以下的氣層中才可產生，如此高空而能聚集大量水分只有在暖濕空氣中始有可能。另一方面要有極旺盛的上升氣流才能將凝結之水分挾帶至如此高度，因此雷暴是在溫度直減率很大的深厚氣層中發生，一般而言，雷暴誕生在暖濕不穩定的空氣中，而有力產生雷雨的條件如下：
1.地面因日射而增暖
2.高空因輻射而冷卻
3.地面因平流而增暖
4.高空有冷空氣平流
5.下層有暖空氣平流
6.水平向輻合
7.地形舉升
8.鋒面舉升
雷暴釋出的能量極為可觀，據估計，一次發展的雷雨相當於十枚投擲於廣島的原子彈爆發所產生的能量，此能量的主要來源於水氣凝結釋出潛熱，可見暖濕的空氣確為形成雷暴所必須。
三、雷暴的分類
1.單細胞雷暴
是指由大氣的強對流現象形成的一個單獨雷雨胞，具有完整的雷暴組織，雲頂高度10~15公里，直徑由約2 ~3公里到8~10公里都有，上升氣流最旺盛時可達到每秒30公尺，普通則在每秒5~15公尺之間，上升氣流以離地3000~10000公尺最為顯著。
(1)單細胞雷暴的發展過程
一個單細胞雷暴的生命約半小時左右，一般可分為三個時期（如圖一）
(a) 積雲期：（5～15分鐘）
此時雲較周圍空氣暖，故雲內空氣加速上升，雲空迅速伸展至溫度遠低於結冰點的高度，大量水滴、過冷水滴、冰晶或雪片聚集雲內，僅可見到上升氣流且氣流愈往上愈增強。
(b) 成熟期：（約15分鐘）
積雨雲（cb）發展至顛峰，甚至可竄入平流層。水滴及冰晶等受地心引力的影響，不能在被上升氣流所支持而落下，其表面摩擦力帶動周圍空氣下沉，逐漸
加強向下的力產生下降氣流，故產生傾盆大雨並伴有雷電現象或上升下爆亂流，若下沉氣流旺盛甚至會降雪。自高空下降的冷氣流到達地面時水平展開，常出現猛烈陣風。
(c)消散期：（約15分鐘）
由於地表降溫，上升氣流的來源減少，下降氣流逐漸超過上升氣流，最後僅剩下降氣流，雲內水分析出，降水減弱，雲層漸漸消散，高空有毛髮狀之為捲雲，低空則有破布狀的小塊雲。
(2)內部環流
參見圖二，圖中空心箭號代表小股降流，由雲頂部分挾帶冰晶化冰雹下降時，因為溶化、蒸發時吸收大量潛熱，故不會增加很多溫度，這股冷空氣到達地面堆積成一個小尺度冷氣丘（cold dome）推近時和前方熱空氣形成一道如冷鋒的界面但規模稍遜，稱為「偽鋒」（psuedofront）照樣能推動前面的暖空氣上升形成新的對流胞。如果是沿冷鋒生成的一群雷暴，其冷氣丘前緣連成一線，也就是很長的偽鋒，長度有時可達200公里，稱為颮線（squall line）。
2.多單體雷暴
是指一連串相繼發生的單細胞雷暴組合成的雷暴，通常有30個以上的單體
在其中發展、成熟、消散，每個單體約有30~45分鐘的生存時間，而約5~10分鐘的間隔就有一個新的單體開始發展。
(1)多單體雷暴形成的條件
由多次觀測結果統計有利於多單體雷暴發生的條件有：
(a)積雨雲的雲底風速很小，使氣流運動較不受摩擦力限制。
(b)大氣處於高度熱力不穩定，空氣易產生快速的上升下降氣流。
(c)垂直風切很大。 (2)多單體雷暴的內部環流
圖三為1973年7月9日美國科羅拉多州所測到的一個多單體雷暴的構造垂直剖面圖（沿風暴移動方向），對流胞以n-2、n-1、n、n+1的順序發生，實線為空氣相對風暴移動的氣流，有垂直進入和流出紙面的氣流，圓圈曲線為粒子自雲底右前方成長逐漸發展成冰雹降下的軌跡，不同濃度的灰色表雷達迴波強度。高度高濕空氣由雷暴前方流入，上升到上層由後方向外流出，中層的乾空氣由低層側方流入，雲上部落下的降水粒子於降落途中蒸發冷卻，形成大範圍的下降氣流，到達地面附近時向水平方向擴散，與風暴前方流入的高溫高濕空氣輻合並抬升，發展出新的n+1對流胞。一般而言，風場的下對流層吹高溫濕的偏南風，因此風暴的南邊是發展新胞的最好處所。
(3) 多單體雷暴的移動
具雷達追蹤的結果，與周圍風場的平均風向關係密切，但多單體雷暴所占據的範圍較廣，其運行還會受制於單體生成發展的方向。
見圖四，各個單體受平均風向導引而移動，但通常每15~30分鐘就會在圖中雷暴下方發展出新個體，所以整個多單體雷暴的移動會偏向平均風向（即個別單體移動方向）的右方。
3.超級單體雷暴
是指更加強大、持久，更能發生強烈災害性的天氣狀態，超級單體雷暴有高度組織化的內部環流，其傳播方式不再是離散式而是連續的運動，故比多單體雷暴具有更大的整體性。
(1) 形成超級單體雷暴的條件
(a)強烈的不穩定度
(b)很強的平均雲底環境風（10 m/s）
(c)強烈的風切
(2) 超級單體雷暴的環流
圖五為超級單體雷暴的三維環流模型，從低層流入的上升氣流由雷暴前進的右前方向上斜插入雷暴，在中心產生最大上升運動，隨後呈氣旋式旋轉到達對流頂附近，受上層風向影響而向雷暴移動的方向流出，而中層流入的氣流則猛烈下降，在雷暴後方產生大量降水，並與下層向上升的暖濕空氣生成陣風鋒面（gust front）。
4.結語
臺灣是個常發生雷暴的地區，其發生的季節雨分布大致如下：
1.春季雷雨以中部以北為主
2.梅雨期全省均可發生雷雨
3.夏季午後熱雷雨，全省各地均有可能，以迎風面及盆地較頻繁
4.冬季雷雨以北部為主，但發生頻率較低
我們要先對雷暴的形成因素、過程、內部構造及各種現象瞭解清楚，才能對雷暴的產生及移動做出正確的預報並降低其造成的災害。
另外，在雷暴內常有雷電現象，所以若有機會，可再對雷暴的帶電機制、雷達迴波偵測的結果 以及各類雷暴細部的特性作更進一步的探討和研究。
5.參考資料
1. Juhu M Wallace ﹠Peter V Hobbs，1997 Atmospheric Science，P.238~P.250，
University of Washington
2. C Donald Ahrens，Meteorology Today，P.407~P.419<West publishing company.
3. 小倉義光著，張泉湧譯，1995.4普通氣象學，P.214~P.221，國立編輯館。
4. 國立師範大學科學教育中心，高中地球科學教育指引第三冊 P.88。
5. 戚啟勳，1980.8大氣科學，P.306~P.313 大中國圖書公司。
（本文作者為臺大大氣研究所研究生）
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发表于 2003-10-12 16:58:00
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发表于 2003-10-15 17:15:00
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