夏季的气象
日本夏季的气压分布如图1.13(a) 所示,太平洋高压(别名小笠原高压,此处指副热带高压带在北半球的部分,即北太平洋高压)的势力会变强,气压的总体分布呈现南高北低的布局。北太平洋高压通过前文介绍的哈德利循环维持在北纬30°附近,是一个高温的高气压。此外,北太平洋高压的等压线内凹处因受东北信风的影响,容易生成热带低气压(会发展为台风)。
热带低气压是南方海洋上的湿热空气受东北信风影响变为上升气流,继而通过反复的空气对流而形成的。热带低气压发展为台风,需要满足以下条件:来自海面的上升气流非常湿润,有27 ℃以上的高温,气流要形成某种程度的气旋。
日本的夏季,雷电的多发地区为北关东地区、中部山岳地区、奈良盆地、北九州地区和南九州地区(图1.13(b))。从东海地区的观测数据来看,一天之中雷电发生最频繁的时间段为下午3 时左右。雷电在这个时间段里频繁发生,是由于此时地表最温暖,与高空之间因温度差而产生了对流的缘故。
图1.13 夏季的气象
夏季雷的特征
雷电放电,如图1.14 所示,分为雷雨云内的雷电(云内放电)和放电至地面的大气中的雷电(落雷)两大类。云内放电发生在气温0℃ ~ -40 ℃以下的广阔范围。而另一方面,落雷的起电区域更多地分布在气温为-10 ℃ ~ -30 ℃的下层区域。
落雷的特征如图所示,最初,弱负电位的放电路径(先导放电路径)会一直延伸,继而发生雷击,然后结束。其中,雷击是在落雷过程中伴有大规模电流(正电流)的放电。落雷过程的详细情况,将在第2 章第19 节介绍。
夏季雷是从云底部附近的负电荷产生的放电,被称为负极性雷,发生概率是90%(图1.15)。这时,成为落雷起因的先导放电路径(详细内容见第2 章第19 节)是从雷雨云指向地面,所以也称为下行雷。另外,在高层建筑附近产生落雷的时候,由于静电感应效应,会从建筑的顶部出现正电区域,产生指向雷雨云的正电先导放电路径。这种由高层建筑顶部的向上的先导放电路径引发的落雷,叫上行雷。总之,现实中几乎所有情况都是由负电产生的落雷。
夏季雷的另一个特征,就是多重雷击。如果用摄像机对单次落雷进行时间分析、调查,就能发现在这个过程中,伴有大规模电流的雷击会发生3 ~ 4 次左右,最多的时候会超过10 次(图1.16)。