Thunderstorm 雷雨 形成的三個階段

雷雨形成的條件

• sufficient water vapor 充足水氣
• initial lifting action 初始的上升力
• unstable lapse rate 不穩定的氣溫遞減律 -> deep layer (*註1)

雷雨發展的3階段

1 Cumulus

• 暖濕空氣開始上升 > 溫度下降到達露點 > 水氣凝結成雲 釋出潛熱(latent heat) > 空氣溫度升高 > 繼續上升
• unstable air 夠厚的話就會一直repeat這個過程
• 如果濕氣足夠而且有不穩定的氣溫遞減律，雲就可以持續成長，甚至可以到對流層頂
• 雲成長的速度甚至比大多數的飛機爬升還快

2 Mature

• 雷雨最劇烈的階段
• 在雲的附近形成強烈的turbulence(亂流)
• 發展到很高的高度時開始降水(雨、雪…)，冷卻了周圍的空氣，產生downdrafts(下沉氣流)
• ice下降的過程中跟雲摩擦會產生靜電，雲的上方是正電、底部是負電，當累積電荷差距越來越大時就會discharge(也就是閃電)
• 下沉氣流會在雲的底部形成surface wind，且會降低底部溫度

cb是 cumulonimbus積雨雲

3 Dissipating

• 由於雲底溫度降低，上升氣流會逐漸消失，而由下沉氣流取代
• 較低的雲會消散
• 較高的雲會散開形成鐵砧狀(anvil-like shape)，並停留一段時間

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註 1：什麼是不穩定的溫度遞減率(unstable lapse rate)?

• ELR — Environmental lapse rate 環境溫度遞減率
• DALR — Dry adiabatic lapse rate 乾絕熱直減率 (氣團上升的溫度遞減率)
• SALR — Saturated adiabatic lapse rate 飽和絕熱直減率 (氣團上升到達dew point 之後的遞減率)

DALR 3℃ per 1000 feet

SALR 1.5℃ per 1000 feet

1. Stable : ELR < SALR
2. Unstable : ELR > DALR
3. Conditionally unstable : DALR < ELR < SALR

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#由圖片可知不穩定的溫度遞減率(unstable lapse rate)，是因為周圍空氣溫度下降的速度(ELR)比正在上升的空氣團還快，所以空氣團本身的溫度會一直高於周圍的空氣。大家都知道暖空氣會上升，所以該空氣團會持續上升，形成一個不穩定的天氣。也就是雷雨的成因 !!

其他狀況以此類推……

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參考資料Reference：

• Lifecycle of the Thunderstorm
• Atmospheric Stability
• Stability & Instability
• Lapse Rate Skybrary

P.S. 如有錯誤歡迎在下方留言告知 !!