热气球上升原理「热气球上升和下降的原理」

制作：之遥

出品：科普中国

监制：中国科学院计算机网络信息中心

说变就变，除了可以用来形容小孩的脸，还能用来形容初夏的天，前一秒还是白天，下一秒可能会变得一片昏暗如同黑夜，随之而来的还有雷暴、大风、降雨甚至冰雹。

而这背后，经常都是“强对流天气”在作怪。

特别是近日，中央气象台发布多个强对流天气预警，河南、安徽、浙江等多个省区都受到影响。

全国雷暴大风或冰雹预警图（图片来源：中国天气网）

强对流天气是什么？为什么它总能带来强风骤雨？我们又应该如何防范它带来的危害呢？

悬在头顶的灾害：强对流天气

在气象学上，强对流天气指的是一种发生与消失突然、移动迅速、变化剧烈、破坏力极强的灾害性天气。因为覆盖范围小（一般小于方圆200千米，甚至只有方圆几十米），持续时间短（约几小时甚至十几分钟），强对流天气难以准确预报。

这种不可捉摸的天气可能带来严重的后果。强对流天气可能带来局部的雷暴、大风、短时间的强降水、冰雹、甚至龙卷风等。

4月12日，重庆两名男子差点被大风吹走（图片来源：上游新闻）

因难以预测、危害较大等问题，强对流天气一直是学术界和国家政府关注的重点话题。

目前，在世界上强对流天气已经被列为排在第四位的杀伤性自然灾害，仅次于热带气旋、地震、洪涝。长期以来，气象学家都想摸清强对流天气的脾气，实现对强对流天气的预测与预防。

强对流天气是如何形成的？

要理解强对流天气的形成，首先要知道什么叫空气的强对流运动。

空气对流运动（图片来源：百度百科）

大家在生活中或许见过热气球，热气球里面的空气被加热，就会带动热气球上升，而空气对流运动的原理也与之相似。

在太阳的照射下，地面的温度比空气高，地面附近的空气受热膨胀，密度变小，像热气球一样上升；高层的冷空气密度大，则会下降。气流上升下降的运动，称为对流运动。当这种运动速度达到0.5米每秒以上时，就被叫做强对流运动。

对流运动中，空气带着大量的水蒸气上升到高空，温度降低，水蒸气就会在灰尘等凝结核周围液化或凝成冰晶，形成对流云。

而在强对流运动中，空气上升快，温度降低快，带来水蒸气的速度也快。更强的上升气流，也可以托起更厚的云层。因此形成的对流云云底很低，云层也很厚。这样的对流云会遮挡大部分的阳光，很容易形成“白昼如夜”的现象。

强对流运动中的对流云（图片来源：搜狐新闻）

随着上升气流的继续作用，带来新的水蒸气加入云层中的小水滴小冰晶中，让它们逐渐变成大水滴大冰晶。直到上升气流托不住它们，大液滴大冰晶就会以降雨或冰雹的形式，落到大地上。加上快速空气流动带来的大风，最后我们感受到的，就是狂风暴雨的强对流天气。

我们该怎么避开强对流天气带来的危害呢？

强对流天气绝非罕见，但大家也不必过于担心。强对流天气的影响可能有大有小。

一般的强对流天气，带来的都仅限于短时间的大风和局部强降水，包括“白昼如夜”的现象。这种类型的强对流天气大家在生活中很可能会再次遇到。

而冰雹、龙卷风之类极端严重的强对流天气，相对来说比较少见，遇到的概率也比较低，但同样不能放松警惕。

全国短时强降水预警图（图片来源：中国天气网）

目前，虽然准确预测几天后的强对流天气发生的地点和强度仍存在重重困难，但提前几小时的强对流天气预测已经较为准确。

强对流天气发生前，会伴随有明显的大风和天空变暗的现象，我们可以在强对流天气发生前进行一些有效的预防。具体包括：

提前进入周围的建筑物内躲避；

锁好门窗，将室外摆放的物品收回室内；

若在室外行车，需要增大车距，适当打开车灯，远离脚手架等临时建筑；

远离电线杆，不要在大树下躲雨等。

最后，遇到强对流天气，大家一定要将自己的人身安全放在第一位，不要为了抢一点时间或者保护自己的财物而让自己身处险境。毕竟安全才是最重要的。