大博士的“暴雨小课堂”

作者: 赵三甲

不久前,一次持续时间颇长的暴雨天气,从南到北席卷了大半个中国,给许多城市造成了不同程度的内涝(由于强降水或连续性降水超过城市排水能力导致城市内产生积水灾害的现象),大博士所在的城市也被祸害得不轻。所以,我决定好好地来研究一下暴雨这个“脾气暴躁”的“爱哭鬼”!同学们都坐好,大博士的“暴雨小课堂”正式开讲啦!

第一讲 雨从何处来

1.雨究竟是怎样形成的

雨是古代诗人笔下的常客,像什么“好雨知时节,当春乃发生”“空山新雨后,天气晚来秋”“东边日出西边雨,道是无晴却有晴”等,数不胜数。可这些大诗人真的懂雨吗?他们知道雨是怎么形成的吗?大博士觉得未必。

其实呢,雨就是一种自然降水现象,由大气循环作用所产生,是地球水循环不可缺少的一部分。陆地和海洋表面的水蒸发变成水蒸气,水蒸气上升到一定高度后就会遇冷变成小水滴,这些小水滴在空中组成了云,它们在云里互相碰撞,合并成大水滴,当它大到空气托不住的时候,就会从云中落下来,从而形成了雨。

2.四种降水方式

虽然雨水都是由大气循环这种单一方式形成的,但是地球上的降水方式是多种多样的哦!世界上主要有四种降水方式,它们分别是:地形雨、台风雨、对流雨以及锋面雨。

地形雨是湿润气流遇到山脉等高地阻挡被迫抬升导致气温降低而形成的降水,它对改变局部小气候有着重要影响作用。比较典型的例子是四川盆地,因其受到青藏高原的阻挡,所以经常会出现地形雨。

台风雨是热带海洋上的风暴带来的降雨。这种风暴是由异常强大的海洋湿热气团组成,台风经过之处往往暴雨倾盆,一次可达数百毫米,有时可达1000毫米以上,极易造成灾害。台风雨常见于沿海省份,比如我国的福建、海南、广东等地。

对流雨是大气对流运动引起的降水现象,习惯上也称为热雷雨。其形成机制是靠近地面层的空气受热或高层空气强烈降温,促使低层空气上升,水汽冷却凝结,造成降雨。它常出现于热带或温带的夏季午后,以热带赤道地区最为常见。

锋面雨是锋面(两种性质不同的气流相遇,它们中间的交界面叫锋面)活动时,暖湿气流在上升过程中,由于气温不断降低,水汽就会冷却凝结,从而成云致雨。其特点是影响范围广,持续时间长。

第二讲 暴雨怎么解

1.暴雨小常识

我们弄清楚雨是怎么回事之后,理解暴雨就变得简单很多了。简而言之,暴雨就是降水强度很大的雨。中国气象上规定,24小时降水量为50毫米或以上的雨都称为“暴雨”,按其降水强度大小又分为三个等级。

而每逢暴雨天气,气象台都会发布暴雨预警信号,以提醒人们注意出行时一定要注意人身安全。这种暴雨预警信号共分为四个级别,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。

2.暴雨成因

暴雨的形成比一般性降水需要更为严苛的条件,充足的水汽供应、强烈的上升运动、较长的持续时间,这就是形成暴雨的三个要素。巧妇难为无米之炊,降水也是这样,充足的水汽供应是暴雨形成的先决条件;强烈上升的运动可以使水汽上升、凝结,从而产生降水;而降水时间的长短也是决定累积雨量多少的一个重要因素。

春季开始,西南季风开始由南向北推进,它源源不断地将暖湿空气向我国输送。当暖湿空气与冷空气交汇时,便形成了一条东西向的雨带。因此,我国的暴雨会有一定的活动规律:3~4月份在华南,6~7月份在江淮,7月下旬到8月上旬出现在华北。此外,夏季热带系统(台风、热带风暴等)是另一类导致暴雨形成的重要原因。

华南雨季的持续时间很长,其中3~4月,中国华南地区多暴雨,其特点是持续时间长、覆盖范围广、雨势特别大。

华南雨季

江淮雨季到来之时,中国长江中下游地区会持续出现天阴有雨的情况,而且此时正是江南梅子的成熟期,所以这个时段又被称作“梅雨季节”。

江淮雨季

华北雨季是中国华北地区一年当中雨水最活跃的时期,平均降雨量占年平均降雨量的60%左右,且降雨强度大,分布极为不均。

华北雨季

3.冷涡暴雨

暴雨是弄清楚了,可气象专家说今年北方之所以出现暴雨天气,是因为冷涡在“作怪”。“冷涡暴雨”这个词反复出现在大博士的视线里,“冷涡”究竟是个啥?它跟暴雨又有什么关系呢?

所谓冷涡,就是在高空(一般指700百帕高度以上)旋转的冷性涡旋系统,它的中心温度比周边低,因此被称为“冷涡”,其强度会随高度的增加而增强。

当然,冷涡不是凭空出现的。根据中国气象专家分析,今年北方的巨大冷涡是从蒙古国东移而来。

而冷涡暴雨,就是在冷涡控制下形成的暴雨。冷涡每年春末夏初在我国内蒙古、东北地区出现的频率很高,经常反复经过或影响这一带。不过,并不是每一次冷涡过境都能带来暴雨。这次北方之所以能形成冷涡暴雨天气,是因为正值副热带高压北抬期间,而且冷涡深度南下,有西南、东南季风的水汽支援,又有华北平原长期高温的能量支持。把这所有的条件都整合到一起,才造就了今年夏季我国北方地区空前强大的冷涡暴雨。

“冷涡”是个啥

冷涡从哪里来

冷涡暴雨成因

冷涡暴雨过程中,由于冷暖空气对比比较明显,因此这种降雨局地性强,而且通常比较分散。另外,降雨过程会表现得非常剧烈,往往伴有雷雨大风、冰雹等强对流天气。所以,遭遇冷涡暴雨时,一定会气温骤降,要记得增添衣物。

气温骤降,注意防护

4.暴雨防御指南

如果同学们遭遇了暴雨天气,一定不能着急,大博士这里有一份暴雨防御指南(请务必遵照指南行事)。

大博士提问时间:“东边日出西边雨”这种神奇的现象是如何产生的?

这种现象在气象学上被称为降水量水平分布的不连续性,多发生在夏季。因为夏季产生降水的云多为雷雨云,这是一种垂直发展十分旺盛,而水平范围发展较小的云。由于云体较小,在它移动和产生降水时,只能形成一块狭小的雨区。而雷雨云通常含水量大,降水效率又高,因此容易造成雨区内外雨量分布明显不同。所以,人们有时才会发现相近的两个地方,此处有雨,彼处却是晴天。

大博士提问时间:除了自然的降水方式,人类已经实现了人工降水,这到底是怎么做到的呢?

人工降水,是根据自然界降水形成的原理,人为地补充某些形成降水的必要条件,促进云滴迅速凝结或碰撞增大成雨滴降落到地面的过程。其方法是根据不同云层的物理特性,选择合适时机,用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂,使云层降水或增加降水量。

大博士提问时间:为什么降雨量都用毫米表示?它到底是怎么计算的啊?

天空降落到地面上的雨水,未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的水层深度,我们称为降雨量(以毫米为单位),它能直观地表示降雨的多少。目前,测定降雨量常用的仪器是雨量器。它的外部是一个不漏水的储水筒,里面有盛水器、漏斗和储水瓶,另外还配有与储水瓶口径成比例的量杯。有雨时,雨水经过漏斗流入储水瓶。量雨时,将储水瓶取出,把水倒入量杯内。从量杯上读出的刻度数(毫米)就是降水量。冬季降雪时,要把漏斗和储水瓶取走,直接用盛雪口和储水筒容纳降水。测定降水量时,把储水筒取出带到室内,待筒内的雪融化后,倒在量杯里,再读取降水量数字。

(插画绘制/涂图图 三公主)