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氣象科普:從降水性質“看”暴雨的脾氣
中央政府門戶網站 www.gov.cn   2013年08月28日 08時58分   來源:中國氣象報

一提起暴雨,人們腦海中首先想到的可能是天色昏暗、大雨滂沱等情景。細心的人可能還會有這樣的體會:暴雨也有不同的“脾氣”,有時候比較溫和,雨勢平緩,持續時間長;有時候“脾氣”暴躁,狂風暴雨,短時雨量較大;有時甚至還會伴有大風或冰雹。到底是什麼原因使暴雨的“脾氣”會如此不同呢?

性質不同“脾氣”各異

在氣象學上,24小時降水量為50毫米或以上的強降雨被定義為暴雨。那麼,50毫米的降水量平均分配到24個小時,與僅僅發生在幾個小時甚至是1個小時之內相比,會有哪些不同?這就涉及到了一個很重要的問題——降水性質。我們要分清暴雨到底是穩定性降水還是對流性降水,又或者兩者兼而有之?

單單提到穩定性降水和對流性降水,可能人們沒有什麼感覺。其實這兩種性質的暴雨天氣,我們在日常生活中經常經歷。先來看看具體的實例:7月14日夜間到15日白天,北京24小時平均降水50.2毫米,達到暴雨級別。其中,雨量最大在懷柔雁棲湖,為200.7毫米,達到大暴雨級別;而昌平、順義、密雲等北部地區都達到暴雨級別。然而此次降水雨勢比較平緩,短時間內雨強不大,並且降雨過程持續時間較長,雨量緩慢遞增,屬於穩定性降水。而在2012年“7·21”暴雨災害中,北京全市平均降雨量170毫米,其中小時降雨超70毫米的站點達到20個,這種瞬時雨強很大的降水,就比較容易形成災害。

對流性降水和穩定性降水的區別

對流性降水是由於對流運動而産生的,在水汽條件、大氣的不穩定條件比較適合時,遇到對流觸發機制,如低層切變線、低壓、氣旋等就會發展起來。通俗的理解是:近地面層空氣受熱或高層空氣強烈降溫,促使低層空氣上升,水汽冷卻凝結,形成對流性降水。在對流性降水來臨前常有大風,並伴有閃電和雷聲,有時還會下冰雹。對流性降水主要産生在積雨雲中。由於冰晶和水滴共存,積雨雲的垂直厚度和水汽含量特別大,氣流升降十分強烈,可達20米/秒至30米/秒,雲中帶有電荷。所以,積雨雲常發展成強對流天氣,産生大暴雨。

對流性降水在低緯度地區發生偏多,特別是在赤道地區最多,降水時間一般在午後。早晨天空晴朗,隨著太陽升起,積雨雲逐漸形成並迅速發展,越積越厚。到了午後,積雨雲洶湧澎湃,天氣悶熱難熬,大風掠過,雷電交加,暴雨傾盆。降水延續到黃昏時停止,雨後天晴,天氣稍覺涼爽。但到了第二天,雷陣雨就會再次出現。在中高緯度,對流性降水主要出現在夏半年。冬半年的對流性降水在我國極為少見。

在對流不穩定,能量較差、低層基礎溫度偏低等情況下,大尺度的鋒面、氣旋、低渦等系統常會造成穩定性降水。以鋒面降水為例,鋒面降水的特點是:水平範圍大,常常形成沿鋒面大範圍、帶狀分佈的降水區域,稱為降水帶。鋒面降水的一個特點是持續時間長,因為層狀雲上升速度小,含水量和降水強度都比較小,有些純粹的水雲很少發生降水,有降水發生也是毛毛雨。但是,鋒面降水持續時間長,短則幾天,長則十天半個月以上,有時長達一個月以上。“清明時節雨紛紛”就是古人對我國江南春季鋒面降水現象準確而恰當的描述。

對於穩定性降水和對流性降水,氣象學上還常用層雲降水和積雲降水加以區分和表述。這是因為兩者分別代表了兩種不同的降水微物理過程機制:積雲降水主要微物理過程是以雲水碰撞合併為主的雨滴增長機制,而層雲降水主要微物理過程是以雲冰粒子錶面通過水汽擴散方式吸收水汽為主的雨滴增長機制。

在一般情況下,層雲降水比例越大,則最大加熱中心高度越高,這將導致高層環流響應加強。另外,層雲降水區和積雲降水區對應的大氣環流也有較為顯著的差異。

“脾氣”不同影響不同

不同降水性質造成的暴雨在降水時空分佈上的差異,會對生産生活和環境産生不同影響。由於穩定性降水持續時間長、雨勢平緩,其造成的暴雨對交通、生産生活等産生的影響較為持久。一些地質災害頻發的地區,要提防長時間降水可能導致的滑坡和泥石流等地質災害發生。而對流性降水造成的暴雨具有突發性和強度大等特點,對城市短時排水能力提出很大的挑戰,容易造成內澇、漬澇,也容易引發洪水。同時因其常常伴有閃電、雷擊、狂風甚至冰雹,人們在這種情況下要注意防雷避險。另外,也要注意由於短時雨強較大而引起的山體滑坡和泥石流等災害。

可以預見,隨著對各類天氣認識的不斷深化,服務水平和精細化程度逐步提高,我們對各類天氣“脾氣”的掌握會更加深入。

 
 
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