降水
降水是地面從大氣中獲得的水汽凝結(jié)物。它包括兩部分,一是大氣中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝結(jié)物;另一部分是由空中降落到地面上的水汽凝結(jié)物。降水的類型根據(jù)降水形成原因,可分為鋒面雨、對(duì)流雨、地形雨、臺(tái)風(fēng)雨。
是指地面從大氣中獲得的水汽凝結(jié)物,總稱為降水,它包括兩部分,一是大氣中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝結(jié)物,如霜、露、霧和霧淞,又稱為水平降水;另一部分是由空中降落到地面上的水汽凝結(jié)物,如雨、雪、霰雹和雨淞等,又稱為垂直降水。但是單純的霜、露、霧和霧淞等,不作降水量處理。在中國(guó),國(guó)家氣象局地面觀測(cè)規(guī)范規(guī)定,降水量?jī)H指的是垂直降水,水平降水不作為降水量處理。一天之內(nèi)50毫米以上降水為暴雨(豪雨),25毫米以上為大雨,10-25毫米為中雨,10毫米以下為小雨,75毫米以上為大暴雨(大豪雨),200毫米以上為特大暴雨。
按降水的性質(zhì)可分為連續(xù)性、陣性和間歇性降水。陣性降水開始和停止都比較突然,降水強(qiáng)度變化大;連續(xù)性降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),降水強(qiáng)度變化不大;間歇性降水的降水強(qiáng)度較弱,并常有一定長(zhǎng)時(shí)間的斷續(xù)現(xiàn)象。降水的形成主要決定于上升氣流的強(qiáng)弱和水汽供應(yīng)量充足與否。
按降水形式來(lái)分,主要可分為對(duì)流降水,地形降水和鋒面降水三種形式.
水汽在上升過(guò)程中,因周圍氣壓逐漸降低,體積膨脹,溫度降低而逐漸變?yōu)榧?xì)小的水滴或冰晶漂浮在空中形成云。當(dāng)云滴增大到能克服空氣的阻力和上升氣流的頂托,且在降落時(shí)不被蒸發(fā)掉才能形成降水。水汽分子在云滴表面上的凝聚,大小云滴在不斷運(yùn)動(dòng)中的合并,使云滴不斷凝結(jié)(或凝華)而增大。云滴增大為雨滴、雪花或其他降水物,最后降至地面。人工降雨是根據(jù)降水形成的原理,人為的向云中播撒催化劑促使云滴迅速凝結(jié)、合并增大,形成降水。
產(chǎn)生降水的主要過(guò)程有:
①天氣系統(tǒng)的發(fā)展,暖而濕的空氣與冷空氣交匯,促使暖濕空氣被冷空氣強(qiáng)迫抬升,或由暖濕空氣沿鋒面斜坡爬升。
②夏日的地方性熱力對(duì)流,使暖濕空氣隨強(qiáng)對(duì)流上升形成小型積雨云和雷陣雨。
③地形的起伏,使其迎風(fēng)坡產(chǎn)生強(qiáng)迫抬升,但這是一個(gè)比較次要的因素。多數(shù)情況下,它和前兩種過(guò)程結(jié)合影響降水量的地理分布。
形成降水的條件有3個(gè):一是要有充足的水汽;二是要使氣塊能夠抬升并冷卻凝結(jié);三是要有較多的凝結(jié)核。
影響降水的因素
1,海路位置
2.地形
3.大氣環(huán)流
(1)測(cè)量工具:
雨量器是用于測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)累積降水量的儀器。常見的雨量器外殼是金屬圓筒,分上下兩節(jié),上節(jié)是一個(gè)口徑為20厘米的盛水漏斗,為防止雨水濺失,保持容器口面積和形狀,筒口用堅(jiān)硬銅質(zhì)做成內(nèi)直外斜的刀刃狀;下節(jié)筒內(nèi)放一個(gè)儲(chǔ)水瓶用來(lái)收集雨水。測(cè)量時(shí),將雨水倒入特制的雨量杯內(nèi)讀出降水量毫米數(shù)。降雪季節(jié)將儲(chǔ)水瓶取出,換上不帶漏斗的筒口,雪花可直接收集在雨量筒內(nèi),待雪融化后再讀數(shù),也可將雪稱出重量后根據(jù)筒口面積換算成毫米數(shù)。
(2)測(cè)量方法
一般每天上午8時(shí),20時(shí)各一次,把一天,一月或一年的降水量相加,就分別時(shí)這個(gè)地方的日降水量,月降水量或年降水量。
大氣降水是地表淡水的主要來(lái)源。與人類關(guān)系特別密切的淡水量很少,因有蒸發(fā)、降水等過(guò)程,才使淡水成為可更新的資源。全球平均的降水周期較短,約11天,故能確保淡水資源的補(bǔ)給。但是,在許多地區(qū)降水量的年際與年內(nèi)分配不均勻,往往形成各地的旱澇兄害,為此努力探明降水量的時(shí)空變化規(guī)律,具有重要的意義。
柱狀圖
橫坐標(biāo):月份 縱坐標(biāo):降水量
能直觀地反映出當(dāng)?shù)氐慕邓浚苤庇^地比較當(dāng)?shù)馗鱾€(gè)月份降水的多少,有易于繪制,易于觀看的特點(diǎn)。
降水量圖
降水量圖是表示降水量的空間分布、時(shí)間變化和變異情況的地圖。通常表示年降水量和降水日數(shù)、各季降水量占全年總降水量的百分率、降水強(qiáng)度和降水變率等降水量圖內(nèi)容。如降水強(qiáng)度在降水圖中通常表示雨季日平均降水量、年24小時(shí)最大降水量和百年一遇24小時(shí)最大降水量。降水量圖主要以等值線和加色層表示,等值線間距并不完全相等,地圖比例尺大和所表示的降水量數(shù)值較小的地區(qū)間距小,反之則較大。中國(guó)年降水量全國(guó)圖多使用25~50~100~200~400~600~800~1000~1200~1400~1600~2000~2500~3000~3500~4000這種序列。色層一般采用藍(lán)~綠~黃~桔黃色,反映降水量由多到少的帶狀分布。
降水量在空間上的分布,常用降水量等值線地圖表示,由圖也可量算流域平均降水量。世界年降水量一般分布情況是由赤道向南、北漸趨減少。過(guò)了副熱帶高壓帶往南、北又趨增多。過(guò)盛行西風(fēng)帶后降水量又趨減少,兩極地區(qū)年降水量較少。
世界“干極”
南美洲的阿塔卡馬沙漠位于世界上最大的大洋——太平洋的東岸,由于手沿岸秘魯寒流的影響,氣候極為干燥,成為世界“干極”。
世界“雨極”
印度的乞拉朋齊是世界的雨極。1861年年降水量達(dá)20447毫米。印度的乞拉朋齊位于喜馬拉雅山南麓的迎風(fēng)坡處。
世界“濕極”
夏威夷群島中的考愛島威阿勒山的東北坡。此處被稱為世界的“濕極”, 1920-1972年的平均年降水量達(dá)11458毫米,比擁有最高年降雨量紀(jì)錄的印度的乞拉朋齊的年均降雨量還要高。這里一年中就有350天在下雨,不過(guò)真要濕成那樣,住在那里恐怕也不是什么舒服的事兒。
中國(guó)“濕極”
中國(guó)年降水量的最高記錄,要數(shù)臺(tái)灣的火燒寮,年平均降水量達(dá)6558.7毫米,最多的一年為8409毫米。
中國(guó)“干極”
年降水量最少的地方,則數(shù)吐魯番盆地中的托克遜,年平均降水量?jī)H5.9毫米,年降水天數(shù)不足10天,有些年份滴水不見。在吐魯番沿公路兩旁,常見到用十字中空的土磚砌成的房屋,這就是專門用來(lái)制作葡萄干的“晾房”,在干旱少雨的氣候下,葡萄掛“晾房”內(nèi)就能自然風(fēng)干,中外聞名的吐魯番葡萄干就是這樣制成的。
降水量是用在不透水的平面上所形成的水層來(lái)計(jì)量的,單位為毫米。常用雨量器、自記雨量計(jì),近年來(lái)也用遙測(cè)法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。固體降水量,是指固體降水融化后水層的深度值。中國(guó)日降水量時(shí)制采用北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí),并以20時(shí)為日分界。在水文研究中,降水過(guò)程的觀測(cè)用自記雨量計(jì),雨量器則主要用于定時(shí)分段觀測(cè)。由雨量站測(cè)得的雨量值,只代表某一點(diǎn)或較小范圍內(nèi)的降水情況,稱點(diǎn)雨量。在水文學(xué)中常利用點(diǎn)雨量推算整個(gè)流域或某特定水文區(qū)的平均降雨量(又稱面雨量)。計(jì)算流域平均降水量的方法很多,比較簡(jiǎn)便的有加權(quán)平均法和等值線法等。
加權(quán)平均法(垂直平方法或泰森多邊形法)常用于流域平均降水量的計(jì)算。具體方法是在流域圖上將各雨量站用直線連成一些三角網(wǎng),對(duì)各邊作垂直平分線,連結(jié)構(gòu)成一些多邊形,每個(gè)多邊形內(nèi)都含有一個(gè)雨量站,假設(shè)每個(gè)站的雨量可以代表該多邊形面積內(nèi)的平均降水量,則全流域上降水量的平均值(塣)為:
式中xi為雨量站的雨量,單位為毫米;fi為該雨量站所在多邊形的面積,單位為平方公里;F為所計(jì)算的流域總面積,單位為平方公里。 各測(cè)點(diǎn)控制面積與總面積的比值,稱各雨量站的權(quán)重,故塣即加權(quán)平均降水量。
人工降水也稱人工增雨,是根據(jù)不同云層的物理特性,選擇合適時(shí)機(jī),用飛機(jī)、火箭彈向云中播散干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,促使云層降水或增加降水量。人工增雨常分為曖云催化劑增雨與冷云催化劑增雨。欲要曖云(溫度高于0℃的云)降水,就得使云中半徑大于0.04毫米的大云滴有足夠的數(shù)密度,讓它們迅速與小云滴碰并增長(zhǎng),成為半徑超過(guò) 1.0毫米的雨滴形成降水,因此在那些大云滴數(shù)密度小而無(wú)法形成降雨的云中,用飛機(jī)、炮彈攜帶等方法,播撒鹽粉、尿素等吸濕性粒子,使形成許多大云滴,便可導(dǎo)致形成或增加降水。欲要冷云降水,就得使冷云上部的冰晶數(shù)密度超過(guò)1個(gè)/升,對(duì)那些冰晶數(shù)密度不足的冷云,用飛機(jī)等播撒干冰、碘化銀等催化劑,便可產(chǎn)生大量冰晶,促成或增加降水。為了弄清楚人工催化劑的效果,弄清人工增雨量的多少,常常要進(jìn)行檢驗(yàn)。由于云和降水過(guò)程十分復(fù)雜,使人工降水和降水檢驗(yàn)的方法措施還都很不完善,有待進(jìn)一步深入研究。
降水的類型根據(jù)降水形成原因(主要是氣流上升特點(diǎn)),可分為四個(gè)基本類型:
鋒面雨、對(duì)流雨、地形雨、臺(tái)風(fēng)雨。形成的原因分別是:
1,鋒面雨是由于冷暖鋒交會(huì),暖濕空氣主動(dòng)抬升或被動(dòng)爬升,在上升過(guò)程中冷凝致雨,我國(guó)北方大部分地區(qū)夏季的暴雨都是鋒面雨。溫帶地區(qū)鋒面雨占主要地位。
2,對(duì)流雨是由于高空和地面的空氣對(duì)流強(qiáng)烈,地面熱空氣對(duì)流上升冷卻過(guò)程中形成降雨,一般在熱帶地區(qū)的午后比較常見。赤道全年以對(duì)流雨為主。我國(guó)西南夏季多對(duì)流雨。
3,地形雨是由于濕潤(rùn)的氣團(tuán)遇到高大山地的阻擋,在爬升過(guò)程中冷卻形成降雨,一般多發(fā)于盛行風(fēng)的迎風(fēng)坡,如加拿大西部和美國(guó)西北部的降雨、智利南部的降雨、澳大利亞東南部的降雨,山的迎風(fēng)坡常成為多雨中心。相應(yīng)的,盛行風(fēng)的背風(fēng)坡則形成了“雨影區(qū)”,降水稀少,氣候干燥。
4,臺(tái)風(fēng)雨,顧名思義是由臺(tái)風(fēng)引起的降雨,一般雨勢(shì)很大并伴隨著大風(fēng),常常出現(xiàn)“狂風(fēng)驟雨”。臺(tái)風(fēng)雨持續(xù)的時(shí)間不一,有時(shí)很短,只有幾小時(shí)甚至幾分鐘,有的很長(zhǎng),可以達(dá)到幾天,這全看降雨的地方是出于臺(tái)風(fēng)近中心還是臺(tái)風(fēng)邊緣。臺(tái)風(fēng)是產(chǎn)生在熱帶海洋上的一種空氣漩渦。臺(tái)風(fēng)中有大量暖空氣上升,可產(chǎn)生強(qiáng)度極大的降水。如果住在我國(guó)東南沿海,夏秋季節(jié)對(duì)臺(tái)風(fēng)雨的感受強(qiáng)烈 。
大氣降水通常用降水量、降水時(shí)間、降水強(qiáng)度以及降水量季節(jié)變化和降水變率等指標(biāo)來(lái)表示。
降水量即從云中降到地面的液態(tài)水和固態(tài)水,未經(jīng)滲透、蒸發(fā)和流失而在水平面上積聚的水層深度(或厚度),以毫米(mm)為單位。常見的表示方法有日、月、年降水量,月、年平均降水量及多年(日、月)平均降水量等。
降水時(shí)間是指一次降水過(guò)程從開始到結(jié)束持續(xù)的時(shí)間,用日、時(shí)、分表示。
降水強(qiáng)度即單位時(shí)間內(nèi)的降水量。通常取10分鐘、1小時(shí)或24小時(shí)時(shí)間內(nèi)的降水量作為劃定指標(biāo),也可依部門需要而定。中央氣象臺(tái)將降水強(qiáng)度劃分為7 個(gè)等級(jí)。此外,大暴雨的日降水量達(dá)100mm-200mm,特大暴雨的日降水量達(dá)200mm以上。一般氣旋(臺(tái)風(fēng))24小時(shí)降水總量多在300mm以上。降水強(qiáng)度是水利、交通和建筑工程等設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。
降水量的季節(jié)變化與緯度、大氣環(huán)流、地形等因素有關(guān)。一般而言,赤道帶降水春分、秋分相對(duì)較多;亞熱帶大陸西岸冬季多雨,大陸東岸夏季多雨;北半球溫帶大陸西岸降水量季節(jié)變化不明顯,而大陸東岸降水集中在夏季。
降水變率說(shuō)明某一地區(qū)降水的穩(wěn)定性與可靠性。一般沿海多雨區(qū)降水變率??;內(nèi)陸少雨區(qū)降水變率大,穩(wěn)定性差,可靠性小。在我國(guó),降水變率基本上是南方小于北方,沿海小于內(nèi)陸,西南季風(fēng)區(qū)小于東亞季風(fēng)區(qū)。