强对流天气定义及其分类
一、定义
强对流天气通常是指落在地面上直径超过2 cm的冰雹，除了水龙卷以外的任何龙卷，瞬时风速17 m/s以上的（非龙卷）直线性雷暴大风（很多国家规定超过25 m/s的瞬时雷暴大风为强对流），以及导致暴洪的对流性暴雨。极端的强对流天气是指直径超过5 cm的冰雹，F2级以上龙卷和瞬时风速33 m/s以上的直线型雷暴大风。一旦强对流天气发生，破坏力极大，其影响波及农业、工业、电力、通讯、城市建设、航空、交通运输等各行各业，并危及人民的生命财产和安全。世界上把它列为仅次于热带气旋、地震、洪涝之后第四位具有杀伤性的灾害性天气。
强对流天气发生于中小尺度天气系统，以大尺度天气系统为背景，大尺度天气系统影响或决定着中小尺度天气系统的生成、发展和移动过程，而中小尺度天气系统又对大尺度天气系统有反馈作用。强对流空间尺度小，水平尺度一般小于200 km，有的仅有几公里；生命史约为1 h至十几小时，较短的仅有几分钟至1 h。强对流天气易于在某些特定的地区形成和发展，如山脉两侧、海陆边界、湖泊周围、沼泽地带等，因此，各类强对流天气形成的物理过程是不完全相同的，这与下垫面的动力和热力作用的影响有很大的关系。
二、冰雹
冰雹是由雷暴产生的，因此产生雷暴的三个必要条件——垂直层结不稳定、水汽和抬升机制当然也是冰雹产生的必要条件。强冰雹的产生要求有比较强的持续时间较长的上升气流，因为只有在这个条件下冰雹才有可能长大。较长持续时间的雷暴内强上升气流的形成要求环境的对流有效位能和垂直风切变较大。另外，环境温度0℃层到地面的高度也不宜太高，否则空中的冰雹在降到地面过程中可能融化掉大部分或者完全融化掉。
我国冰雹一般多出现在4～10月的下午到傍晚；主要发生在中纬度大陆地区，通常北方多于南方，山区多于平原，内陆多于沿海。
三、龙卷
龙卷是对流云产生的破坏力极大的小尺度灾害性天气，最强龙卷的地面风速介于110 m/s和200 m/s之间。当有龙卷时，总有一条直径从几十米到几百米的漏斗状云柱从对流云云底盘旋而下，有的能伸达地面，在地面引起灾害性的风称为龙卷；有的未及地面或未在地面产生灾害性风的称为空中漏斗；有的伸达水面，称为水龙卷。
龙卷漏斗云可有不同形状，有的是标准的漏斗状，有的呈圆柱状或圆锥状的一条细长绳索，有的呈粗而不稳定且与地面接触的黑云团，有的呈多个漏斗状。绝大多数龙卷都是气旋式旋转，只有极少数龙卷是反气旋式旋转。龙卷风多发生在春、夏季，尤以下午至傍晚最为多见。
一般用Fujita等级或Fujita-Pearson(FPP)等级来确定龙卷风的强度。见表1。
事实上，具体的风速是很难测量的，实际的龙卷分级是按照建筑物的损坏情况进行分级的。下面对F0到F5级龙卷进行一定的文字描述：
F0级（18～32 m/s）：对烟囱会有一些损害，一些树枝被刮掉，树根浅的树可能被刮倒，指路牌被损坏。
F1级（33～49 m/s）：可以刮掉房屋屋顶的表面，将移动房屋刮离地基或侧翻，正在开动的汽车被推离公路。
F2级（50～69 m/s）：框架结构的屋顶被刮掉，移动房屋被摧毁，集装箱卡车侧翻，大树被折断或被连根拔起，轻的物体快速飞到空中。
F3级（70～92 m/s）：屋顶严重损坏，一些结构比较结实的房屋的墙被刮倒，火车被刮翻，森林里大多数树木被连根拔起，汽车被掀离地面并被抛到一定距离以外。
F4级（93～116 m/s）：较结实的房屋被夷平，一些房屋部件被抛到一定距离以外，汽车被抛到空中，一些大的物体高速飞入空中。
F5级（117～142 m/s）：非常结实的房屋被推离地基并被带到相当距离之外碎成数块，汽车大小的物体以超过100 m/s的速度被抛入空中，会发生难以置信的现象。
另一种方法是FPP等级：由F等级、Pearson路径长度等级和Pearson路径宽度等级所确定，但在业务和研究中，使用F等级的情况更多一些。
四、灾害性雷暴大风
灾害性雷暴大风指的是对流风暴产生的龙卷以外的地面直线型风害。雷暴大风的产生主要有三种方式：
①对流风暴中的下沉气流达到地面时产生辐散，直接造成地面大风。造成地面大风的原因除了较强的下沉气流外，移动着的雷暴的高空水平动量下传也是重要原因。
②对流风暴下沉气流由于降水蒸发冷却，在到达地面时形成一个冷空气堆向四面扩散，冷空气堆与周围暖湿气流的界面称为阵风锋（类似于冷锋，可以看作是浅薄的中尺度冷锋），阵风锋的推进和过境也可以导致大风。有时是孤立的雷暴自身产生阵风锋，有时由大量雷暴过程的雷暴群的下沉气流到地面后的冷空气堆连为一体，形成一个共同的冷空气堆向前推进，其前沿的阵风锋可达数百公里长。
③低空暖湿气流在快要进入上升气流区时受到上升气流区的抽吸作用而加速，导致地面大风。这种情况下大风范围很小，并且只有在上升气流非常强的雷暴附近才会出现。
五、对流性暴雨
除了大冰雹、雷暴大风和龙卷之外，对流性暴雨导致的暴洪是第四类强对流灾害天气，它是指强降水在短时间内造成的局地洪水。
它取决于两个方面的条件，一是短时间内较大的降水量，另一个是相应流域的水文条件，包括地形、地表类型、过去的降水情况等。
暴洪来势迅猛，具有致命的破坏力，常造成严重的经济及生命财产损失。 本书主要讨论暴洪的气象方面，即对流系统在短时间内造成的较大雨量——对流暴雨或短时强降水。