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事件描述型-雷雨云案例
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一、案例教学目标 1.了解云的种类、形成过程等相关知识; 2.掌握雷暴云的形成过程;
3.学员能区别各种云的特征并能联系相关天气, 掌握雷暴云的形成过程及形成雷暴时大气电场的 变化特征。
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二、案例教学过程设计 1.案例解决重点: 雷暴云的形成过程及大气电场的变化 2.难点: 各种云的形态特征及形成雷暴云时大气电场的变化
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2.多种方式引导学生进行思考、分析 课前:学员准备生活中关于雷暴的经历 课中:让学员谈谈对雷云,雷暴的体会感受;结合理论分析 其形成原因;通过图片的形式认知各种种类的云,通过谚语 或歇后语的形式把相关的典型天气特征联系起来,让学生有 直观的印象 课后:通过思考习题的方式结合实际分析生活中的云(雷暴 云)
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三、思考题 1.云的形成过程 2.云的种类 3.雷暴云的形成过程
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四、分析路径 1.思考方向:云的形成和雷暴云形成的对比,雷 暴云形成过程中大气电场的变化
2.可用理论、标准或工具:大气电场理论知识, 热胀冷缩等物理知识 3.分析的路径:通过大气电场的理论分析雷暴云 在形成过程中电场的变化。
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五、案例相互衔接 “晴天大气电场”案例作为本案例的基础,相互 衔接,承前启后。便于学员理解加深对雷暴形成 的理解。
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六、案例评价考核方式 1.考核内容 雷暴云形成过程 2.考核方式 提问、思考作业 3.考核成绩评定 随堂提问、测验
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雷雨云知识
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云的类型 包括层积云、层云、雨层云、积云、积雨云五属(类) 层积云、层云、雨层云由水滴组成 大部分低云都可能下雨,雨层云还常有连续性雨、雪
积云、积雨云由水滴、过冷水滴、冰晶混合组成,云底高度 一般也常在2500米以下,但云顶很高 积雨云多下雷阵雨,有时伴有狂风、冰雹
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卷云 细致而分散,具有纤维组织,像羽毛、头发乱丝 或马尾,孤悬高空而无云影,日出日落时显现橘 红色或红色。
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卷层云 最高最白的一种云幕,当太阳或月亮被遮住时,仍能看 到它的轮廓,周围常出现一种晕。凡天空有晕就一定有 卷积云,但厚的卷积云则像幕一样拉到天边。
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卷积云 这种云很少出现,偶而会布满全天的时候,渔夫们称之 为鲭鱼天,因为天空好像布满了鱼鳞,个体很小,呈白 色而无云影,有时呈波浪状。卷积云大都和卷云或卷层 云同时出现。
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高层云 高层云大都掩蔽全天,逐渐便厚便低时,使人有阴沈之 感。当它转变成雨积云之前,常有疏落的雨低降下。相 反来说高积云也是由雨层云升高而成。
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高积云 高积云的个体比卷积云大,中央有云彩,常连成一片, 底部成波浪状,或排成一长列,或交织成棋盘状,其式 样很多。
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层积云 个体比高积云更大, 外型较柔和,结构 不太明显。如果连 成一片,则底部具 有波浪型态和明暗 相间的灰色阴影。 层积云大都像巨大 的滚轴,云底以下 代表窝流层。高山 常见的云海大都为 层积云。
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层云 层云是一种均匀一致的灰白色低云,似雾,但不与地面 相接。当它笼罩在半山腰时,边缘有下泻的姿态,到了 那里就是浓雾。
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雨层云 是典型的坏天气云,黯黑而无定型,很像破不,使天空 因而阴暗,凡属於持久性与,一定是雨层云中降落。
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积云 彷佛是棉花堆,顶不平坦,顶部隆起像土丘、花椰菜或 塔状。阳光斜射时,积云的明暗面很明显,如果 和阳光 在同一方向,中央阴暗,边缘特别明亮。
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积雨云 是一种最浓厚而庞大的云,垂直伸展极高,底部黯黑, 难以分辨,顶部耸起如山岳或高塔,而且常常有铁砧状 的伪卷云,做巨大的羽扇状伸出,积雨云已临天顶时, 即将有大雷雨。
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积雨云顶端
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云的形成 漂浮在天空中的云彩是由许多细小的水滴或冰晶组成的,有 的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的。有时也包含一些 较大的雨滴及冰、雪粒,云的底部不接触地面,并有一定厚 度。 云的形成主要是由水汽凝结造成的。 从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高, 空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。
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另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分, 随时蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或 凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。 以后又再蒸发(升华),再凝结(凝华)下降。周而复始,循环不 已。
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水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的 水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低, 到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续 被抬升,就会有多余的水汽析出。如果那里的温度高于0°C, 则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0°C,则多余 的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并 达到人眼能辨认的程度时,就是云了。
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观云识天气 “天上钩钩云,地上雨淋淋”:"钩钩云指钓卷 云,这种云的后面,常有锋面(特别是暖锋)、 低压或低压槽移来,预兆着阴雨将临;
“炮台云,雨淋淋”:炮台云指堡状高积云或堡 状层积云,多出现在低压槽前,表示空气不稳定, 一般隔8-10小时左右有雷雨降临。
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“棉花云,雨快临”:棉花云指絮状高积云,出现这种云表 明中层大气层很不稳定,如果空气中水汽充足并有上升运动, 就会形成积雨云,将有雷雨降临。
“天上灰布悬,雨丝定连绵”:灰布云指雨层云,大多由高 层云降低加厚蜕变而成,范围很大、很厚,云中水汽充足, 常产生连续性降水。
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“西北天开锁,明朝大太阳”:指阴雨天时,西北方向云层 裂开,露出一块蓝天,称“天开锁”。这说明本地已处在阴 雨天气系统后部,随着阴雨系统东移,本地将雨止云消,天 气转好。
“早霞不出门,晚霞行千里”:早晨东方无云,西方有云, 阳光照到云上散射出彩霞,表明空中水汽充沛或有阴雨系统 移来,加上白天空气一般不大稳定,天气将会转阴雨;傍晚 如出晚霞,表明西边天空已放晴,加上晚上一般对流减弱, 形成彩霞的东方云层,将更向东方移动或趋于消散,预示着 天睛。
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云与天气的关系 卷云:晴 卷层云、高积云、层积云、积云:晴,有时多云 卷积云、高层云、层积云:晴,有时小雨 雨层云:连续性雨雪
积雨云:多云或阴,有雷阵雨,伴有大风、雷电, 有时产生冰雹、龙卷风等
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雷雨云(雷暴) 雷暴是发展旺盛的强对流现象,是伴有强风骤雨,电闪雷鸣 的积雨云系统的统称。如果以雷声间隔不超过15分钟算作一 次雷暴进行统计,全球全年约出现1600万次雷暴,平均每天 44000次。 在全球纬度带平均而言,赤道地区年雷暴日为100~150;热带 地区75~100天;亚热带暖温带40~75天,中纬度地区20~40天, 极地仅为9天。
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雷雨云(雷暴) 我国幅员辽阔,雷暴天气南方多于北方,内陆多于沿海,山 区多于平原,春夏多于秋冬。
中国地区多数情况下,雷雨云底部带负电。因此地面由于静 电感应带正电。当正负两种电荷的数值大到一定程度时(即 云地电场强到一定程度),就会以闪电的形式把能量释放出 来。
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雷雨云(雷暴)的形成过程 从局地条件来看,首先,大气的垂直层结必须是不稳定的, 以便诱发对流活动的发生和发展;其次,空气中要有足够的 水分,能够满足云的生成。 从天气背景来看,应当有促发局地对流发展的天气形势,如 冷锋过境、正在填塞中的低压、反气旋后部、小波动以及高 空下股冷空气活动等。雷雨云往往由积云发展而来,它是对 流云发展的成熟阶段。 一个发展完整的对流云,一般都有一个形成、成熟和消散的 过程。
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形成阶段 这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。在形成阶段中,云 中全部为比较规则的上升气流,在云的中、上部为最大上升 气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。 此阶段经历的时间大约为15分钟。由于云中水汽释放潜热, 温度较四周高,这时云中的电荷正在集中,一般不会产生雷 电和降水。 云的垂直尺度有较大的增长,云顶的轮廓逐渐清晰,呈圆弧 状或花菜形,云体耸立成塔状。
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成熟阶段 从浓积云到积雨云,这一阶段可以持续15~30min。云中都是 上升气流,云顶发展很高,速度可达20~30m/s。高度越高, 温度越低,水汽凝结成雨滴,形成降水。 降水的出现,产生了下沉气流。下沉气流是一支从云的中下 部倾斜地穿出来的气流,它对雷雨云的发展成熟不单纯起消 极作用,还与上升气流一起构成云中的铅直环流。 云的水平宽度为8~16km
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消散阶段 一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后,雷雨云就进入了消散阶段。 这时,云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃, 云上部很快演变成中、高云系,云底有时还有一些碎积云或 碎层云。
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雷暴的分类 单体雷暴:大多数雷暴只有一个单体组成。强度 弱,范围小,只有5~10km,寿命只有将近一小 时。
多单体雷暴:由一连串有序的不同发展阶段的雷 暴单体组成。依次分别产生雷电。 超级单体雷暴:强度更大,持久更高,能造成更 为强烈的灾害性天气的中尺度单体雷暴
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锋面雷暴 锋:大气中不同性质的气团,如冷气团、暖气团 之间有一个过渡区域,当它十分狭窄的时候,气 象学就称之为锋
锋的空间总是倾斜的,下面是冷气团,上面是暖 气团 两气团的交界面,叫锋面 冷锋,暖锋
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冷锋雷暴强度大,许多雷暴单体沿锋线排列,组成多单体雷 暴。
冷锋雷暴在昼夜,陆海都能出现 我国雷暴移动方向多自西北向东南,华中地区以西或西南为 常见,东北地区多为自西向东 冷锋雷暴移动速度较快,可达100~170km/h
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雷暴的移动特点 一般情况,雷暴大体上随500百帕对应高度上的 气流方向运行,速度平均为30~40km/h
一般是春秋季大于夏季(温差大,高空引导气流 强),夜间大于白天 地形的影响:遇山地阻挡,由于迎风面有上升气 流影响,使雷暴在山地的迎风面停滞少动 受山脉阻挡,沿着山脉走,向缺口突破
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雷暴的天气特征 风。雷暴前地面风较弱,低层空气自四周向云体 中间集中。雷暴降水出现时,风向突变,风速突 增,这是降水时雨滴下降的牵动作用所致。 气压。雷暴前气压不断下降。雷暴降水出现时气 压急剧上升,几分钟后又急剧下降。记录纸的曲 线形成雷暴鼻。
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温度。雷暴前温度不断升高,雷暴降水时,气温猛烈下降。 这是由于下沉冷空气及雨滴蒸发吸热所致,温度变化可达 10℃左右。变化方式和气压刚好相反。
湿度。雷暴前由于上升气流带走大量水汽,地面相对湿度减 小。雷暴降水时,相对湿度迅速接近100%。结束后,湿度下 降。 降水。雷阵雨也。瞬时降水大,然后雨就小了。
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