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作者：读书堂

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气象知识试读：

太阳

太阳，天气的创作者，在太阳系中心已经熊熊燃烧了几十亿年。在它的核心，温度高达270 000 000℃。无数氢核相互碰撞聚合，形成氦核并产生巨大的能量，其中的大部分以每分钟1.43×1027J（6×1027卡路里）热量的速度从太阳中被释放出来。

太阳释放的总能量中，地球仅仅得到其中的大约20亿分之一，部分原因是两个星体相距大约93 000 000英里（150 000 000km），部分是因为地球表面积比较小。剩余的能量则散失在宇宙中。那些到达地球的能量，尽管很少，但足够加热地球，它维持了生命的繁荣，并为

大气

地球吸收不同波长的太阳光谱，一些是来自可见光的短波能量，一些是植物通过光合作用生长所必需的紫外线能量。这种能量一旦被吸收，一部分就会被地表和在其上的所有物体反射回大气并进入太空。对太阳能的反射能力被称为反射率。大气

我们的气候形成于包围在地球周围的多层的大气结构之中。大气层的厚度为600英里（996km）。与地球7928英里（12 759km）长的直径相比，大气就像对着台球呼一口气所形成的薄雾一样。然而，在地球和对人体有害的太空之间，也幸好有这一层薄薄的大气层。大气层吸纳着我们生命所必需的氧气、水汽，防止地球被太阳发出的紫外线烤干。大气层也保护着地球，防止它遭受流星

雨

地球的大气层由五大层构成，层与层之间有些有明显的过渡层。大气层没有外边缘——只是向外逐渐变薄，直到距地表3 100英里（5 000km）的地方，再向外则是真空了。

大气中原子间由于离得很远，所以很难相互碰撞，甚至在绕地球一周之后也不会碰到其他原子。这些原子以惊人的速度运动，温度高达4 500℃。

贴近地表处，大气密度增大，气压随各大气层气体的增多而升高。在外逸层之下是电离层。

在电离层的底部，两气体分子之间的距离超过0.5英里（0.8km）。接下来便是中间层，由氦原子和氧原子组成。在这一层中，如果没有特殊的设备仍无法呼吸。

接下来是平流层。平流层含有能吸收来自太阳紫外线的臭氧层。在这一层中，不时的会出现一些高耸的云层，由于对流作用使得这一层很平静，适合于飞机飞行。

平流层通过对流层顶过渡到对流层。这一层顶距两极点5英里（8km），距赤道则增厚到10英里（16km）。99%的气体分子都集中在最低的19英里（31km）范围内。在这个范围内，气体分子几乎每移动1/300万英寸（0.000008cm），就要和另一分子碰撞，这些气体分子有氧分子、氮分子以及水汽、二氧化碳和其他一些气体。这些分子相互碰撞时所产生的能量不断地进行传递，从而产生了气流——风的来源，这正是全球的气候模式的根本原因。

天气的形成

在太阳开始散发光芒之后不久，太阳系的九大行星就产生了，每颗行星都被某种特定的

大气

气体

被如此称谓的气体巨人——木星、土星、海王星和天王星，它们的大气主要由氢和氦组成的。木星的大气或许延伸到了它的核心（大约43 000英里即69 000km深）——虽然在大约600英里（1 000km）的深度，氢气压缩变成液态。越往深处气体变得越密集以致像金属一样。在晴朗的夜晚，能够看见木星上被称为大红斑的台风覆盖了三倍于地球面积的地区。在太阳系的强风行星：土星和海王星上，旋转的台风也是如此猛烈——每小时1 200英里（1 900km）。天王星，完全倾斜到一边，有20年长的季节：当温度达到-300℃的大面积的寒冷的风暴爆发时，标志着春天的融化开始了。大气

即使在南极洲——地球上最干燥的地方，空气中也含有水分。如果空气是完全干燥的，将会有更多的从地表辐射的热量散失在太空中。值得地球上的生命庆幸的是，空气包含能很好地吸收能量的水汽。更值得庆幸的是，空气中的水汽能够持续不断地得到补充。在不断的循环中，水从陆地和海洋蒸发并聚集成云。然后产生雨、雪或其他形式的降水，其整个过程都是自我循环的。

空气有施加压力的重量。空气越多，重量越大，压力越强。空气的深度——大气层厚度，依据地球的地势而变化。在山巅处空气就比较少，因此大气压就比山谷中气压低。

气压还受温度的影响，温度的高低标志着分子运动的程度。空气分子不停地彼此来回运动，周围的任一分子都可能会碰巧与之相撞。这种撞击继而产生热量。因此气压越强——也就是说，有更多的分子彼此相互碰撞，空气温度就高。此外，运动的分子数量越多，为其所占据的空间就越大。所以，对于给定的同体积的暖空气和冷空气，前者含有的分子数量要少于后者。暖空气较小的密度意味着它比较轻，相对于密度较大，较重的易于下沉的冷空气而言更易于上升。

大气中的水分子在三种状态之间不停地来回转化：气态、液态和固态。雨从云中降落意味着更多的水分子脱离气态并形成小水滴（凝结），相对于水分子从小水滴状态进入气体状态（蒸发）。

这两个过程，凝结和蒸发，在我们周围空气中时时刻刻都在进行着，但因温度不同，进行的速度也会有所不同。例如，在一个晴朗无云、阳光灿烂的日子里，热量会加速蒸发的速度，防止空气中的小水滴存活太久。所以，返回水汽的水分子比以小水滴形式存在的水分子要多。空气冷却，蒸发的速度会下降直至蒸发的水分子少于凝结的水分子：在这一点上，我们说空气饱和，水汽通常会凝结成小微滴，形成云、薄

雾

气象

在气象图上，被标有一个“高”字的气团比周围的气团有一个较高的地面气压。低压气团则在气团相互磨擦和混合的空白处被找到（记住，“高”和“低”就如同“热”和“冷”，是相对的词）。一般说来，气团不是很容易就可以相互混合的。当密度差异很大的气团相遇时，它们之间的低压区通常发展成为极不稳定的区域，使气团间的过渡变得剧烈起来，形成狭窄的多雨地带，称为锋。

高压和低压受制于高空急流，而急流的形成又始于高压和低压。在地表，空气运动得相对比较慢，由于科里奥利效应呈圆周运动。

巨大的半永久性的低压气团和高压气团产生并引导移动的气压系统。在一定地区它们对天气的影响占主导地位，它们的位置和强度随着季节的变迁而变化。在7月份这些气压系统的位置，而此时正值印度雨季。然而在1月份一个称作“阿留申”的低压区沿着阿拉斯加沿岸移动，在夏季则消失，再次引起亚洲

风

风暴

尽管空气看不见，虚无缥缈，但它却时时刻刻的存在着，它吹拂我们的脸颊，使旗帜飘扬，使船帆涨满，使云飘过天空。有时它却发出狂啸，就像在华盛顿山上，在那儿，1934年4月12日，山顶阵阵狂风，以每时232英里（373km）的速度被载入世界纪录。

当空气在旋转着的地球上空移动时，它就被称为风。地球的运动不是风产生的原因。大气自身与地球相伴，并围绕着地球旋转。是气压使空气处于运动状态。气压不均衡地分布在地球周围。为达到全球均衡，空气从高压地区移向空气密度较小的低压地区。这个运动以各种各样的形式体现，从夏季的和风到大陆季风，诸如印度季风。

气象学家通过标出压力绘制大气图。联接等压点的线称为等压线。它们形成类似地势图上等高线的同心圆或光滑的曲线，而且正如等高线表示河流流过地面的快慢一样，等压线则表示了风吹动的强弱。等压线越密，压力梯度越大，风速就越大。在任何地方，这种现象都没有在地球气压梯度最大的地方效果明显：形成风速很大的急流。

洋流

风对波浪的形成有很大的影响，但是它们也驾驭着世界上的海洋洋流。例如，当空气顺时针方向在太平洋高压周围运动时，它会沿着加利福尼亚海岸南下。沿岸的北风使水向南移动，但是受科里奥利效应的影响，近海的水会转向西。结果是深海的冰冷的营养丰富的水连续上升——有利于鱼的生息繁殖，但对游泳者来说是很糟糕的。这股冷洋流还产生了经常出现在旧金山海湾近海雾带。

在冬天，急流有时是形成在半永久性的副热带上空，并向极地方向发展，它把湿空气带进像南欧或美国海湾这样的地区。在热带高压地区，空气受科里奥利效应影响转向西，形成一股持续的风。这股风最初被命名为“贸易风”，是因为它曾经影响那些横越大西洋和太平洋向西方寻求财富的探索者和商人。“信风”完成了哈得来环流圈的环流。它们在部分雷雨地区的赤道附近辐合，被称为赤道低压槽或1TCZ（热带辐合带）。在这儿，空气上升到对流层顶部，又一次经过哈得来环流圈的环流。

有时风使它们自己的温度产生了异常。许多有着恶劣影响的暖风沿着山坡下滑。当在大盆地形成高压时，例如，南加利福尼亚的东部，温暖干燥的空气被迫穿过洛杉矶盆地附近的山脉。当它上升时，它会稍微冷却下来，然后，它会沿着背风坡快速下沉，形成圣安娜风。当它到达低海拔地区时，会再一次被压缩而加热升温。最终的温度，有时接近100℃，比在背风坡处最初温度要高得多。

云

云彩是空中的城堡——有时，又是花椰菜，是风中飘舞的少女的长发，是旋转的飞盘，或是毛绒绒的绵羊。尽管它们的形状千变万化，然而物质构成却是相同的——都是

水和冰

大气中的所有空气都含水。但是水通常是看不见的，直到空气冷却到饱和状态，或者有更多的水分加入。气流上升是发生此种情形的最普通方式。在晴朗的天气中，一个地区会很好的吸收太阳光线，致使当地气温比周围地区高出1～2℃。一个被称为热气流的隐形的气泡开始膨胀并上升。最终，它的空气饱和并开始凝结。一朵积云便诞生了。

露

在一个晴朗的晚上，地面因向上散热而冷却。到了早晨草叶和其他地面上缀有晶莹的水珠——露，在早晨时，草叶的温度低于露点温度，从而使空气中的水汽液化，直接凝结在植被上，好像是附在一个巨大的气溶胶上一样。一些草坪每年可以通过这种方式，一滴一滴的收集到相当于2英寸（5cm）深的雨水。

霜

当地面冷却到冰点以下，大气中的水汽就会沉积成冰霜，如果玻璃窗达到足够的低温，窗玻璃内壁就会收集室内的水汽，形成纹路清晰的冰花。另外，在一个有霜的天气里，树干的底部可能会形成一个无霜圈。树叶和枝干吸收了下面反射上来的热量，并将其反射回周围的土壤中，从而使地表的温度得以保持，而霜无法在其表面形成。

当空气在散发热量的地面上空经历了一个漫长而又寒冷的夜晚而冷却后，它就会凝结成一种水平流动的层云，气象学称之为辐射雾。这种雾，裹携着其所有在空气中生成的液滴，在距地面半英里（1km）或者更短的距离内，能见度递减。当轻拂的微风足以带动气流致使空气中的水汽能有效地与寒冷的地面进行热量互换和循环时，如果有太多的风，水汽就会分散。雾

山谷之间能产生平流雾之类的浓雾，当密度较大的冷空气从山的侧面滑落继而垂悬在山谷或湖泊之上时，此种雾形成。当像这样的雾一旦形成于宽阔的加利福尼亚中部大山谷中，便在山谷上方的相对较温气流之下滞留数日。这种雾的厚度可达1 700英尺（500m），在白天里可能还会出现短暂的上升。只有延长了的强烈的日照才会使地面达到足够温度，使云消散。一种类似的地面空气的冷热转化促进了薄雾的生成，其中的气溶胶浓缩成雾一般的水汽，但是不能达到云彩中液滴的规模。潮湿的气溶胶能分散光线以至于干扰视线，但很少像雾那样使之透明。

并不是所有的雾都代表滞留的空气。雾在某处寒冷的地表上方凝结，然后再移至别处，或者当冷空气经过时，在水面上形成。海洋上的雾通常向内陆流动，尤其是在夏天，当气压笼罩着炎热的大地而引乘海风时。这种过程在华盛顿州的好望角造成每年长达2 500h的厚雾，而在纽芬兰和阿根廷则每年长达206d有雾。雨2

一场典型的降雨可在每平方英里（2.6m）的面积上降下大约200万加仑（8 000 000L）的水，这样的降雨量约为1英寸（2.5cm）。据查有些大暴雨可在很小的区域内产生非常大的降雨量。1977年8月1日在内蒙古木多才当下的一场大暴雨，在1h的时间内降2雨量约达16英寸（41cm），每平方码（0.8m）面积上落下了约5亿滴雨。

除了雨滴的体积之外，雨的形成受到最不确定的大气交换过程之一——微粒间交换过程的影响。一个云层中的小水滴必须形成雨滴，通常约1/12英寸（2mm）大小，才能落到地面。只有一些持续时间较长的云层才能通过凝结产生足够大的雨滴。事实上凝结只是形成雨滴的许多过程之一，在大部分的中纬度地区，雨滴是在含冰水混合物的普通稀薄云层中生成的。水和冰

云团能在温度低达-35℃时含有液态水。当冰晶在小水滴周围形成时，这些小水滴就会失去水分。由于水汽对冰和水的饱和度有细微的差别，使这种条件下的水汽更容易沉淀在冰晶上而不是凝结在水滴上。当冰晶吸收水蒸气不断长大时，失水的空气通过从小水滴中吸收蒸发的水汽来弥补。几分钟后，每个冰晶冻成相当于100万个小水滴那么大，而云中的小水滴却不断缩小直至消失。

较大的冰晶降落下来并且经常同较慢、较小的冰晶发生碰撞。一连串的反应使原来冰粒的碎片形成新的冰晶。随着它们在较低处融化并变潮湿，这些冰晶便拼在一起形成雪花。当加速到每小时20英里（32km）时，雪花便融化形成雨滴。

最大的雨滴下降最快，在一个被称作并合的过程中，它并合了其他小水滴（在热带地区以及有时在其他地方，即使云团不含冰晶，这种小水滴的并合也足以产生雨滴）。当直径大到约1/15英寸（0.5cm）时，空气阻力会把雨滴从紧缩的球形变成类似宽汉堡包的形状。最终空气阻力将大的雨滴扯碎，使之不能变得更大。从来没有云团能下泪珠状的雨滴。

天气预报者并不是总能预测出究竟是下雨还是下雪。高空的雪有时会在一股温暖的气流中融化，只是在地表附近重新凝结，产生叫做雨加雪或冰

雹

风暴云带着多种多样的过冷水滴在大气层的高处集结，当一个被称为软雹的晶体或小

雪

雹胚会层层地变大。在高空的过冷水滴集结的地方，水会慢慢冻结成透明光滑的一层，称为薄冰层。当集结体在低处时，水一接触到冰球立即会冻结，形成白霜，即一个结霜的带有许多条状气泡的表层不透明的物体。科学家们曾打开了一个雹体，并用这种方法数出了25层独立的冰层。

最终，在每小时100英里（160km）的速度中，冰雹会达到像葡萄柚和铅锤一样的尺寸。杀伤力可以想像：在德国的慕尼黑，1984年的一场雹暴导致了10亿美元的损失，另一场同样的雹暴则是1995年发生在得克萨斯州的福特沃斯和达拉斯。3

最糟糕的雹暴能够降下接近一亿立方英尺（300 000 000m）的冰。科学家们对一场雹暴能够产生如此多的冰或像记录中的在1970年降落于堪萨斯的柯非威尔地区的1.67磅（0.76kg）重的冰块，仍持异议。一些雷暴有许多短期的上升气流，能够使冰雹在上空保持长一点时间。但是对于大部分晶体，每运动1/4英寸（0.6cm）需花费10min的时间。形成大冰雹的最好的条件是带有强劲的能够承受重物的上升气流的水分很多的风暴。只有最猛烈的带有每小时40英里（64km）的上升气流的风暴，才能维持更大尺寸的冰雹。长时期旋转的上升气流，能够把雹胚带到湿空气地带，并使其滞留在那最终快速增长，形成过冷液滴滑落。雪

没有两片雪花是完全相同的。因而它们每一片都显得十分珍贵，值得让我们在寒冷的冬天里，抓住它们去放在舌头上慢慢品味。但是，大气层实际上制造每一片新雪花都是用相同的冰模，有像工厂一样的精度。雪花之间差别是它们从大气层飘落时产生的。

每一片雪花都是从一颗独立的雪晶开始，它是当水汽凝结在大的空气尘埃或其他的气溶胶上而形成的。尽管在32℃，一些冰晶就会形成，但只有随着气温的下降大量冰晶形成才会加快。在-31℃生成的冰晶比在-27℃生成的数量多1 000倍。在非常寒冷的空气中，水汽含量很少，因此，许多冰晶在形成过程中每一颗仅能获得很少份额的水分。这时生成的冰晶太小，以至于不能生成厚厚的云。它们在地面上被称为“菱形尘埃”，在充满阳光的寒冷的冬天里，它们会产生晕和小型的虹。

用显微镜来观察，会发现每一个冰晶都是一个不同的六角形。冰晶在乱层云含有少量雨水的云中接近凝固点的地方形成——通常以薄的六角形碟子形状出现。在3～10℃的空气中形成的冰晶，会呈树枝状的向前伸展。

冰晶的纤细的手臂可能会在降落时融化或挥发，形成奇特的各种各样的六角星。即使在较冷的温度下雪花也经常是以像铅笔状的柱状晶或三棱镜状的合成物形成开始的。

许多高入天际的卷云，是棱镜状冰晶的摇篮，在大气层中部，悬垂着枝状的雪，被称为垂带。当冰以每小时2英里（3km）的速度缓降时，它还没走很远，就会直接汽化。除非空气在1 000英尺（300m）以下达到冰点的温度，否则雪没有机会能到达地面。在1887年，蒙大拿州的福特堡下了一场15英寸（38cm）厚的大雪。每一片雪花都是难以置信的100多个冰晶组成的柱状体。

在地面上，可以将雪花堆积在一起用来实现一个好的滑雪方案，或者可以用它们来堆雪人。而在干燥的寒冷的高地或高原上，粉末状的雪十分典型。在科罗拉多，一英尺的雪通常会融化成不足一英寸（2.5cm）的水，而在大西洋沿岸，则会融化成足足达3英寸（8cm）的水。在冬天，厚重的、潮湿的雪花也会很快地结合，用不了一小时，便会将灰白的像宝石般的天空的整体性破坏。风暴

风暴——激烈的大气层变化，是由于大气层对于地表能量辐射处理不当的必然结果。

这种破坏性的情绪发作也有其有利的一面。科学家们估计，如果没有风暴的热量释放的结果，那么地球上的某些地方的温度会增加20℃。

在19世纪，气象学家们相信所有的风暴，包括雷暴、龙卷风直到雪暴、飓风，都是主要的热空气散热的烟囱。在烟囱下，是基本的低压区，它是产生风的关键。云集中在低空旋转动荡的风上（龙卷风），形成一个上升的暖气流。龙卷风成为低压区表面的一个重要组成部分，同时也是风暴形成的条件。在本世纪初期，气象学家意识到这种风暴统一体理论不能给龙卷风从西到东穿越回归线提供有力的依据。这种风暴，大多出现在30～60纬度之间，是形成北美、欧洲和澳大利亚气候的主要原因，尤其是在冬季。它们包括每一种气象变化，从天空灰暗，到小雪纷飞，到雪暴、雷暴和龙卷风。

中纬度风暴不像回归线上的龙卷风，也不像飓风那样，成对称形式形成，只要温暖的空气大部分位于赤道方向和低压中心的东部（或前部），冷空气位于极地方向和低压中心的西部（或后部）。气团交汇的地区被称为锋，而且锋面可达几英里宽、几百英里长。由于科里奥利效应气团转向的低压中心被夹在冷暖气团交汇的锋面之间。

气象学家称以暖空气取代冷空气作为其运动方式的非锢囚峰，叫做暖锋；以冷空气取代暖空气作为运动方式的非锢囚峰，叫做冷锋。

中纬度风暴形成方式繁多。有时候，当一个由于长时间游离生成而减弱了的低压顺山脊下滑而重获推动时，中纬度风暴形成。当一个低压从西海岸横越落基山脉时，此种情况出现。

当重力推动正在旋转的气旋，或者中纬度的龙卷风，从山顶下落到山底，空气旋转的更快，伸展得更垂直。就像滑雪员夹起他的双臂一样，空气延伸得越长，它旋转得越快。如果空气表面在水平方向有更进一步的辐合，中纬度龙卷风的力度会更强。这种低空气候的不稳定性也能导致极地锋的形成。

寒潮

低压和其上空的空气之间的因果关系很难界定。许多事情的发生几乎是同时的。在截面，冷暖气团的布局使快速流动的极地急流的寒潮迅速增长，通常与极锋并行。急流的波浪形起伏运动有横向的，也有纵向上升和下降。气象学者称下降为“低压槽”，上升为“高压脊”。尽管寒潮的数量能够改变，但通常都是三至五个较大的寒潮，称为罗斯贝寒潮。

由于极地急流走的是波浪形路径，它们有时会不断地加速；以至于远离空气稀薄的极地地区。这种加速，或称为射流，会通过减少上方空气的重量而削弱下方的地面气压，地面空气会马上上升来填补空隙，而合成的风又会将冷暖气团带到一起，使周围的地面低压进一步加强。

地面的辐合风带来了大量的冷气团，以抵御暖气团的上升并通过加强它们的低压槽和高压脊进一步加大在高空的急流带，这又进一步使急流增强，并引起更多的地面辐合等等。

这种反馈增加了冷锋和暖锋的大气层的不稳定。为了释放能量，热气团爬升到冷气团上面，上升气团产生了云——光滑的云层有时沿暖锋缓缓爬升，有时与凶猛的雷暴并行，有时又与冷锋齐头并进。由此产生的锋的斜面和恶劣的天气会随着相对温度的变化而加剧。最后，冷锋开始像门绕门轴转动那样围着低压区旋转，并不断缩小暖空气区，而湿润的空气则夹在冷锋与暖锋之间。最终，当冷锋追上暖锋之后，这扇门就关上了，这一过程称为“锢囚”。锢囚意味着冷气团挤进了暖锋中或是斜切在暖锋上。无论哪一种方式，原来的暖气团区都会在上部结束。它淹没了风暴的中心；这个中心从前曾是带有冷气团的风暴，而现在却是一个包有冷空气外层的作螺旋运动的暖气团。与原来前进的反馈图相比较，温度已经丧失，同时，禁锢的风暴也失去了能量，并且渐渐变弱，直至完全消失。

闪电

在54 000℃的温度下，一束闪电是地球上最热的事物。其电流的宽束能量是太阳表面的6倍，它能够把大多数的金属烧出帚个洞，或者把一棵坚固的树干粉碎成数千块碎片，这种炽热的能量甚至能够将地下的沙质土壤熔化，形成一种特殊的被称为闪电熔岩的岩石。挪威人还认为，这种石头说明了闪电是雷神的鱼叉。

然而，闪电的灼热实际上是由对流层在气温低于0℃时上层的冰块碰撞的结果。这种反复的碰撞是来自于经太阳照射后的地球表面热量释放的产物。热与冷，前与后，

雷暴

在接近15英里（24km）的高度处，对流层间的大气温度相差约150℃。平均雷暴释放的能量相当于在广岛原子弹爆炸时的好几倍，由狂风暴雨，有时甚至是龙卷风和冰雹产生的大量能量随着闪电急袭地球表面。雷暴

当雷暴达到如此高的高度时，它们就会充满冰晶和大的冰块，这些被称为软雹。软雹主要在科学体系中作为一种最普通的理论用来解释雷暴如何生成闪电的现象中发挥着重要作用。闪电是云层和地面间的电离子或云层的不同部分间的电离子大规模放电产生的。冰十分善于储存能量——以至于实际上在寒冬十分厚的降雪有时也会产生闪电。但是雷暴比暴风雪更容易，并更频繁地生成闪电，是因为它们不仅有冰块，还有上升的气流。

在雷暴的上升气流中，冰块快速地上升，并且相互撞击，从而形成电荷。就如同在一个干燥的空气中，气球与头发摩擦时会产生电一样。较轻的晶体上升的最快，并位于云层的高处，它们在撞击中生成正离子。较重的软雹则成为负离子，占据着云层的中间。负离子软雹通常在15 000英尺（4 600m）的高空盘旋，在那里，温度是在5℃以下。但却没有人确切地知道，在此软雹的下面，温度较高的软雹是怎样形成正离子的。

在冰的上升气流中，离子的分离会增强，直至在云的缝隙处发生放电现象，大部分闪电在云层内不同的区域间会重新分化成电荷。在热带地区，几乎每一次触及地面的闪电在云层中都会发生10次，在中纬度地区，比率就会小一些。而在云层中或是在晴朗的天气里闪电都不太常见。

洪水

只需一场暴雨就会引发洪水并且（暴雨等造成的）骤发洪水将是致命的。只在美国，洪水每年夺走大约100人的生命。它们会在瞬息之间发生。通常它们由暴雨所起，例如1989年的那场暴雨冲垮了宾夕法尼亚约翰镇水坝的坝基。一股比一幢二层房屋还要高的水流比火车头还要快地冲向这个镇。夺走了2200人的生命。在1976年汤普森大峡谷发生洪水，风暴被逆其上而西进的弱风气团所牵制。雷暴雨通常在它们行进时向东北方向降雨；但是这场暴雨位于峡谷上方并且将其所有的雨水都倾泻于一个地方。

通常，这些极端程度的降雨量是由一系列靠近的雷阵雨所引起。1977年，在堪萨斯城，两场不同的暴雨恰巧在几小时内在同一郊区发生。合并在一起的大量降雨使小河泛滥，损坏了家园，并且夺走了23人的生命。

由于地形构造的原因，洪水会被恶化。就汤普森大峡谷发生的洪灾来说，附近岩石的峭壁促使了水流流入下面的小河。如果有较缓的斜坡存在，斜坡上有更多土壤和厚厚的植被，那么大多数的水将会被吸收。城市峡谷也加剧了洪灾。铺筑的道路将雨水流量以500%的比率大大提高。1966年意大利的阿尔诺河在暴雨过后溢出了岸堤。一连几个星期，佛罗伦萨城内用石头铺筑的街道看起来更像是威尼斯的水道。

然而，并不是一滴雨水降落就能导致洪灾。1977年4月初，一场有17英尺（43cm）厚的暴风雪大大超出北达科他河所能承受的程度。一个季节的降雪——大于100英尺（254cm），在几周内融化掉，溢出了位于大福克斯雷德河的堤岸。城市的9/10被淹没，并且约有1 000座建筑物和住户被破坏。在加拿大和新英格兰北部，河水冰块在春天里顺流而下；直到堵塞为止。水流在冰块阻挡下倒退，逐渐地泛滥。然后冰块的堤坝坍塌掉，导致水流流向社区，形成洪灾。然而大规模的洪灾是由数天的持续降雨引发的。当1887年中国的黄河泛滥并且改变了它的流向时，几乎100万人丧生。1993年，密西西比——密苏里河的洪灾就是整个春天和夏天大暴风雪侵袭所造成的，因为大暴雨相对持续不断。就宽度看，河水相应上涨超过7英里（11km），洪水占地将近半个印第安纳州的大小。不巧的是，当急流在同一地区上空的高压气团附近迂回时，雨水却在别的地方降落。这发生在1988年，它导致了一场

旱灾

龙卷风

可能没有什么天气现象看起来像看到细长的扭动着的漏斗一样的东西向地面迂回那样可怕。尽管它的规模小，寿命短，一场龙卷风却能够在一瞬间内比地球上其他任何一种天气活动都能造成更大的破坏。

在地球上，平原与其他地方相比，更是龙卷风的家。全球每年平均近一千个龙卷风大概有一半发生在美国。不过，世界上的其他地方也经历过龙卷风。印度东部和孟加拉国，也就是喜马拉雅山脉接近印度洋的地区，尤其容易发生猛烈的龙卷风。事实上，世界上最致命的龙卷风于1989年4月26日在孟加拉的达卡附近酿成，夺走了1300人的生命。每年龙卷风都被报道在欧洲，俄国、中国东部平原和澳大利亚的东部和西部的边缘等地出现。

从行星表面上观察，最恶性的龙卷风以每小时250英里（402km）的风速掠过地面。猛烈的龙卷风可以跨越多于1英里的宽度并且能以每小时40～60英里（64～96km）的速度行进且超过一小时。不过，大多数的龙卷风不具备这些特征，它们的风势要减弱得多。一种更典型的龙卷风在宽度上只有100～200英尺（30～60m）——少于城市街道之间的距离，并且以每小时20～30英里（32～48km）的速度可以行进几分钟。龙卷风路程的平均长度约为9英里（14km），但是有一些在消失前能够行进几百英里。即使龙卷风相对弱一些，反复无常的“漏斗”也制造着恐惧，它能像幽灵那样灰白，像夜晚一样黑暗。它像一支铅笔，一支雪茄烟，一个蛋卷冰淇淋，或是一块密布动荡的乌云。上了年纪的人们试图描写出它的声音：100万只野蜂，一台喷式发动机，一大群前进着的坦克。

海龙卷

水龙卷是陆龙卷在海里的亲戚，它们形成于世界上较温暖的海洋和较大的湖泊中，例如美洲五大湖。海龙卷与陆龙卷有很多相似的地方，它们都以从云的底部延伸的高空风形成的窄漏斗为特色，都以向上的暖上升气流和冷雨下沉气流之间的对比为生成契机。不过，水龙卷从没有像最严重的陆地龙卷风那样猛烈，并且它们在阵雨边缘附近出现，而不是产生自完全的暴风雨内部。

大多数水龙卷形成于风向集中的浅水地带，作为一种龙卷形态，有时一个黑点能在它朝水中下落时被观察到在漏斗云下面，然后，盘旋上升的带状物能被看到朝那个点旋转在若干分钟后，漏斗云向下接触到水面。

暴风雪

在1993年3月，一场暴风雪席卷了美国和加拿大的东海岸，夺走了270人的性命。它的冷锋长达1 000多英里（1 600km），并且造成破坏：它使得船只先从墨西哥沿岸沉下去，然后是新斯科舍省沿岸。许多人还记得从阿拉巴马州到南加拿大的长而宽的地带上下了至少10英寸（25cm）的暴雪。

一些人称它为“世纪雪暴”，就它所造成的破坏的分布之广而言可能是这样的。气象学家将之称为“超级雪暴”或者一枚“炸弹”。对于大多数的天气观察者来说，它是北美冬天里暴风雪中的冠军，叫做“东北大雪暴”。

东北大雪暴通常将墨西哥湾和大西洋的水汽与从陆地上移来的冷空气合并在一起，它们的气压中心沿着海岸线移动，以隆冬期间墨西哥湾的暖流为能源。在位于加拿大海岸的冷高压中心的帮助下，东北大雪暴的风从大西洋的上空朝着海岸推进，这引起了新英格兰的降雪，并掀起高达100英尺（30m）的深水巨浪，这种巨浪着陆时能吞没海滩。与此同时，低压区西部的冷空气能够到达佛罗里达南部，使那里的橙树结冻。

远离海洋地区，阿尔伯塔持续性气候在位于加拿大的落基山的背风坡形成，它们太干燥以至于在向美洲五大湖推进时，只留下少量的几寸雪。然而，这些暴雪，就像被称为西伯利亚的暴雪一样，在北部平原上肆虐。

在低压区产生的北部冷气流经常创下低温记录，如暴风雪的突然降临会在牧场主未来得及保护牲口之前将它们冻死。当冬天暴风雪后的干燥空气掠过未曾冻过的冰面时，它获得足够的湿气，并造成背风岸的降雪。这些所谓的湖面效应的降雪是沿海地区神话传说的起源。在距海岸只几英里的地方，可能有小雪降临，但是像罗切斯特、纽约这样的城市经常一个季节能获得多于100英寸（250cm）的降雪量。布法罗在一天的湖面降雪曾达到38英寸（97cm）。

在加利福尼亚，冬季是惟一的暴雪季节，这是由于在其他时间急流过于偏北，太平洋暴雪会以每小时超过100英里（160km）以上的风力连续猛击海岸，结果经常导致相对温暖的海岸和中心山谷一带的雨水泛滥，但是寒冷的脊地聚积着雪，在一个季节里会有600英寸（1 524cm）的雪降落——对冬天驾驶汽车的人是危险的，但是当冰雪消融时，一个国家的水源供应便获得了保障。

台风

从高空往下看，台风是一个近于圆形的大气涡旋。其中最引人注意的是它中心的那个小黑点，气象学家称它为台风眼。它是被狂风暴雨包围中的一块“静地”，这里碧空无云，风和日丽。台风眼的直径一般在30～50km左右，通常随着台风的增强，台风眼有逐渐缩小的趋势。

另一个引人注意的就是那几条螺旋状云带，它们直接卷入台风内部，在台风眼周围则形成圆弧状云带。台风的强风区出现在低空围绕着台风眼的一个环状区域内，其宽度约100千米左右。台风中最强的上升暖湿气流在此发展，并形成深厚浓密的积雨云墙。台风的最大风速和最强暴雨往往集中出现在这个环状区域中。台风警报中常说“台风中心附近最大风力”，而不说“台风中心最大风力”，就是因为台风最大风力并不出现在中心（即台风眼）。

环状区域之外，台风边缘之内称为台风的过渡区和外围区，在那里同样存在着不同程度的狂风暴雨。尤其在台风的东北，风雨之猛烈一般超过其他方位，通常称为台风的危险半圆。

台风气流方向在南、北半球正好相反。在北半球的台风，低空气流是围绕台风眼作逆时针方向旋转，高空是顺时针方向旋转。在南半球的台风，低空气流为顺时针旋转，高空气流为逆时针旋转。但除旋转方向外，台风的构造南、北半球同出一辙。

台风形成后尺度大小不一。超级大台风直径可达上千千米，微型小台风直径仅200km。在垂直方向上，云墙顶部高达12km以上。有的台风构造很奇妙，在台风前进方向边缘的前沿，存在一条数百千米长的弧状飑线。飑线中存在强烈的不稳定对流运动，其风雨强烈和破坏的程度往往不亚于台风本体。有的台风前飑线竟携带了数个小尺度的水龙卷。台风登陆前，飑线和一排水龙卷先对登陆地区造成重灾，随后台风在同一地区登陆肆虐，灾上加灾。有的台风虽无飑线，但本身携带水龙卷登陆，其灾害也明显超过一般的台风。袭击我国的台风，常发生在5～10月，以7、8两月最为频繁。

当热带气旋发展到热带风暴、强热带风暴及台风阶段时，它具有强大的破坏力。

首先，在海洋上，狂风、暴雨和巨浪，常常造成海轮和渔轮等船舶翻沉；当其靠近大陆或登陆时，其狂风、暴雨和风暴潮交加，常常使港湾中船舶翻沉、毁损，同时毁坏海堤、房屋、道路、桥梁、电线杆及农田等，造成人民生命和财产的重大损失。我国是世界上热带气旋灾害损失比较严重的少数国家之一。

其次，近十年来随着我国沿海地区经济的发展，其灾害损失也有逐年增加的趋势。特别是进入20世纪90年代后，热带气旋灾害造成的经济损失明显增大，平均每次影响我国的热带气旋造成的灾害损失达14亿元以上，其中1994年达到21.54亿元。

再次。热带气旋灾害的空间分布特点是沿海重，内陆轻；南方重，北方轻。热带气旋登陆时，风灾、

洪涝

自2 000年1月1日起，西北太平洋和南海热带气旋的命名，执行世界气象组织协调的由该地区有关国家提供的统一命名。旱灾

干旱是指水分的收与支或供与求不平衡而形成的水分短缺现象。我国地处东亚，季风气候明显，历年之间季风的不稳定性造成了干旱的频繁发生，已成为对我国国民经济影响最严重的气象灾害。

干旱形成非常复杂，它与许多因素有关。如降水、蒸发、气温、土壤底墒、灌溉条件、种植结构、作物生育期的抗旱能力以及工业和城乡用水等等，因此产生了不同学科或应用领域所定义的各类干旱。

气象干旱：是由降水和蒸发的收支不平衡造成的异常水分短缺现象。由于降水是主要的收入项，因此通常以降水的短缺程度作为干旱指标。如连续无雨日数、降水量低于某一数值的日数、降水量的异常偏少以及各种天气参数的组合等。

水文干旱：是由降水和地表水或地下水收支不平衡造成的异常水分短缺现象。由于地表径流是大气降水与下垫面调蓄的结果，所以通常利用某段时间内径流量、河流平均日流量、水位等小于一定数值作为干旱指标，或采用地表径流与其他因子组合成多因子指标，如水文干湿指数、作物水分供需指数、最大供需比指数、水资源总量短缺指数等来分析干旱。

农业干旱：是由外界环境因素造成作物体内水分失去平衡，发生水分亏缺，影响作物正常生长发育，进而导致减产或失收的现象。它涉及到土壤、作物、大气和人类对资源利用等多方面因素，所以是各类干旱中最复杂的一种。它不仅是一种物理过程，而且也与生物过程和社会经济有关。按其成因的不同，还可将农业干旱分为：土壤干旱、生理干旱、大气干旱等。

社会经济干旱：是指自然系统与人类社会经济系统中水资源供需不平衡造成的异常水分短缺现象。社会对水的需要通常分为工业需水量、农业需水量和生活与服务行业需水量。如果需大于供，就会发生社会经济干旱。

在干旱中，气象干旱是最普遍和最基本的，它的直接影响和造成的灾害常常通过农业和水文及社会经济干旱反映出来。从某种意义上说，大气降水是水资源的主要来源，它直接影响着地表径流、地下水、土壤水分的短缺程度及作物、人类社会等对水分需求的满足程度。因此，干旱发生及变化规律大都是用气象干旱指标来表示的。

美国国家海洋和大气管理局利用卫星资料监测及分析全球干旱情况，认为全世界有近20%的土地在2 000-2 001年备受干旱之害。NOAA（海洋和大气管理局）极轨卫星上所装载的仪器用三个波段探测太阳辐射，从而确定植被的水分及热量情况。利用卫星探测资料来监测干旱的新方法已经在全世界范围内试验了八年，证明它是干旱监测的最佳工具。全球干旱监测资料已被国际社会广泛应用，可以通过NOAA的网站得到。洪涝

洪涝是指由于江河洪水泛滥淹没田地和城乡，或因长期降雨产生积水或径流淹没低洼土地，造成农业或其他财产损失和人员伤亡的一种灾害。

我国幅员辽阔，地形复杂，河流众多，季风气候十分显著。由于降水在季节上的分布极不均匀，全年降水大多集中在夏半年，降水年际变化又十分明显，因而洪涝灾害甚为频繁，是影响我国的严重气象灾害之一。

据中国气象局1950—1999年资料统计，我国平均每年洪涝受灾2面积为942.4万hm。例如，1954年是洪涝灾害最严重的一年，这一22年全国洪涝受灾面积达1 600万hm，仅长江流域就有317万hm耕地被淹没，3.3万人死亡。

降水偏多是洪涝发生的基本条件，而人类活动对洪涝发生的频率、强度及危害则起了推波助澜的作用。根据洪涝的表现形式及危害的不同，可分为洪灾、涝灾、湿害。

洪灾：是指因江河洪水泛滥，淹没农田和城乡，危及人民生命财产安全的现象。依照洪水成因的不同，又有暴雨洪水、融雪（冰川）洪水、冰凌洪水、风暴潮洪水等。其中又以暴雨洪水造成的损失最为严重。

涝灾：是指因长期大雨或暴雨产生的积水和径流淹没低洼土地所造成的灾害。

湿害：是指因长期阴雨（降水强度不一定很大），地下水位高及洪灾、涝灾过后排水不良或早春积雪（或表面湿冻土）迅速融化，土壤尚未化通时水分下渗受阻，都会使土壤水分长期处于饱和状态。从而造成土壤中缺氧，使作物生理活动受到抑制，影响水、空气吸收，导致根系衰亡。有的地方又将湿害称为渍害或沥涝。

以上这三种类型的洪涝往往都是密不可分的。它们的形成与降水量、地理位置、地形、土壤结构、河道的宽窄和曲度、植被以及季节、农作物生育期、防洪防涝设施等都有密切的关系。但大多情况下都是由于该地当时降水量过大造成的。尤其是严重的大范围洪涝灾害，都是由暴雨、特大暴雨或持续大范围暴雨天气造成的。因此，洪涝发生及变化规律都是以降水量制定的指标来表示的。

我国洪涝地区分布的特点是东部多，西部少；沿海地区多，内陆地区少；平原丘陵多，高原少；山脉的东南坡多，西北坡少。

雨水过多常常会引起洪涝灾害，而一个地区某一时段的大量降水，又往往是一场或几场暴雨的结果，所以暴雨是造成洪涝的主要原因，以致人们把洪涝称为暴雨洪涝。分析我国年暴雨日的历年平均分布可以看出，其特点也是东南多，西北少；沿海多，内陆少；迎风坡多，背风坡少。与洪涝的地区分布特点基本上是一致的。广东沿海、广西东北部、湘赣两省北部、四川盆地西部等地是多暴雨地区，也是容易发生洪涝的地区。

1998年6～8月，我国长江中下游及嫩江流域等地出现特大洪涝。降水量一般为500～800mm，部分地区高达800～1400mm。不少江河先后出现历史最高水位，并长时间维持高水位。造成倒塌、损坏房屋约一千多万间，大量农作物受灾，市政、交通、通讯、电力等大量设备严重损毁，许多工矿企业和商业部门停工、停产，学校停课，全国直接经济损失约2 200亿元。

寒潮

在冬半年里，高纬度地区接受太阳热量很少，北极和高纬度地带被大量冰雪覆盖，地表面反射的热量也很大。因此，北极和高纬度地带的气温很低，干冷空气在那里堆积，形成了密度大的冷空气团。这些冷空气团堆积到一定程度时，就要从源地向较低纬度地带流动，这种流动称为冷空气的活动。当很强的冷空气团从高纬度向低纬度移动时，就形成了一次寒潮天气过程。

寒潮天气是在冬半年里高纬度特定的环流形势下发生的一种大范围剧烈降温现象。冷空气所经之处，将相继出现降温、大风、雨雪或冰冻天气，受影响的范围广。大雪、冰冻、雨淞等使交通堵塞，电信中断；沿海地区大风可造成风暴潮及海上翻船事故；强降温对农作物、瓜果及热带作物的冻害最为严重。寒潮对工农业生产和百姓日常生活的影响都很大，它是一种灾害性天气。

中国气象局规定的寒潮天气标准：当冷空气过境后，凡气温在24h内下降10℃以上，并且在这一天内，其最低气温又在5℃以下的就称之为寒潮。每次冷空气的强度不同，根据降温幅度大小，又分为强冷空气和冷空气活动。

我国幅员辽阔，南北气候差异很大，强冷空气长途跋涉，到了南方后强度明显减弱，难以达到规定的寒潮标准。因此，各省根据当地实际情况，制定了发布冷空气强度标准。

寒潮从区域上可分为全国性寒潮和区域性寒潮（如北方寒潮）。

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