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降水

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世界各地不同月份的日均降水量变化(基于1961年至1990年的数据)
世界各地不同月份的日均降水量变化
(基于1961年至1990年的数据)
丹麦晚夏的一场暴风雨
丹麦晚夏的一场暴风雨
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降水是指在大气中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天气现象。大气中的水汽几乎全部集中于对流层中,气温越高,大气可以容纳的水汽含量就越多,反之就越少。一定温度下,当空气不可容纳更多的水汽时,称为饱和空气。当空气中的水汽含量超过饱和水汽压,达到过饱和状态时,则发生水汽凝结。[1]

过饱和空气的形成主要是由于空气的上升运动。随着空气团上升,气温下降,饱和水汽压降低,当饱和水汽压低于实际水汽压时,就形成过饱和状态。在凝结核的作用下,水汽凝结成云。云中的云滴、冰晶体积太小,其受到上升气流的托举,可以悬浮在空中。当云中微粒继续上升冷却,或者云外不断有水汽输入云中,使云滴不断增大,以致上升气流无法托住的时候,就逐渐降落下来,形成等天气。[1]

形态和种类

按照降水相态可以将降水分为液态降水、固态降水和混合态降水。

液态降水

雨是最常见的液态降水。按照降水量从小到大分为小雨(24小时内10mm以下)、中雨(10~25mm/日)、大雨(25~50mm/日)、暴雨(50~100mm/日)、大暴雨(100~250mm/日)和特大暴雨(250mm/日以上)。

降水量很小的雨也叫“毛毛雨(drizzle)”。

固态降水

细小的冰晶颗粒。常见于雨转雪过程中。

最常见的固态降水。质轻,由大量细小冰晶粘连而成。按照融化成水的降水量从小到大也可分为小雪(2.5mm/日以下)、中雪(2.5~5mm/日)、大雪(5~10mm/日)、暴雪(10~25mm/日)、大暴雪(25~50mm/日)和特大暴雪(50mm/日以上)。

常见于强对流活动中,个体较大的固态降水,单个冰雹的直径往往在5mm以上。

钻石尘/冰珠

由空气中水汽在零下40摄氏度以下直接核化凝固形成的大量细小六棱柱晶体。

雾凇

混合态降水

雨夹雪

雨雪混合的降水,气温接近0摄氏度时,雨雪的形态可以相互转换,两者混合状态下的降水称为雨夹雪。

冻雨

过冷水降落至固态表面即冻结成冰,这样的降水过程称为冻雨。部分冻雨液滴内部已经有结晶的冰,属于冰水混合物。

空气饱和的过程

空气包含水分,并以每公斤干空气一克作为量度单位,但现在大多普遍以相对湿度的形式表达,例如百份之五十。空气的温度取决空气本身可以容纳多少水分才达至饱和,而暖的空气比冷的空气可以容纳更多的水分。亦由于空气有如此特性,冷却空气可以使其饱和。而露点温度则为使既定的空气分量达到水分饱和所需的温度。当然,增加空气中的水分也可以使空气饱和。

冷却机制

  • 上升(日间强烈受热,对流,地形)
  • 接触性冷却(暖空气流过冷的海面)
  • 辐射冷却(晚上地面辐射大量流失于太空)
  • 蒸发冷却(水由液态转为气态,空气温度下降)

增加水分

  • 太大的云层有助雨的形成,而水从上面降下。
  • 在日间有强烈蒸发发生于水面。

降水的形成

冷凝和合并乃水的循环中不可或缺的部分
冷凝和合并乃水的循环中不可或缺的部分

降水的形成过程承接自云的形成过程。

冷凝与冻结

降水由温暖而潮湿的空气所组成。当空气冷却时,水蒸气开始变成凝结核,逐渐地成为云。当云滴变得够大的时候,有两个过程的发生会可以导致降水:

碰并过程

魏格纳-伯杰龙-芬德森过程

详见英文维基百科条目 Wegener–Bergeron–Findeisen_process英语Wegener–Bergeron–Findeisen_process
此章节需要扩充。 (2013年7月27日)

对流

成因类型

锋面雨

锋面上空气缓慢上升(以每秒厘米的速度计算),在冷气团一侧形成层状降水。又称气旋雨梅雨。 气旋雨又包括热带气旋雨和温带气旋雨。在台湾,一次热带气旋(台风)雨常可降落数百毫米的雨量,造成水灾。温带气旋中的暖气流沿冷气流表面(锋面)上升而冷凝成雨,包括冷锋雨和暖锋雨。冷、暖气流的势力若相近,则锋面在同一地带徘徊或滞留而产生梅雨,中国长江流域、台湾和韩国及日本中南部均有梅雨现象,以其适当梅子成熟,故名。又因此段期间气候潮湿,物品最易发霉,故又称“霉雨”。

对流云降水
对流云降水

对流雨

如果下垫面高温潮湿,近地面空气强烈受热,引起空气的对流运动,湿热空气在上升过程中,随气温的下降,形成对流云而降水,比如积雨云浓积云,条件一定时即可降水。特点是强度大,历时短,范围小,还常伴有暴风,雷电,故又称热雷雨雷阵雨,台湾称西北雨。在热带雨林气候区和夏季的亚热带季候风气候区多见。

地形雨
地形雨

地形雨

英语:orographic rain,暖湿气流遇到山地,沿坡上升,水汽凝结,积云降水;故迎风坡(windward slope)的雨量随高度增加而递增,但山地很高时,超过某一高度后,又逐渐减少,当暖湿空气沿山地爬升到最高点后,降完雨水形成干冷空气,之后再沿着山地下降,由于干空气每下降100m气温会上升1°C,因此就在背风坡形成焚风。印度阿萨密省之乞拉朋吉(Cherrapunji),因位在孟加拉湾的夏季季候风北上的通路山坡上,故成为世界雨量最多之区,年达12,000毫米,即地形性降水之佳例。盛行东北季候风期间,台湾东北部位在雪山山脉和中央山脉的迎风坡,多地形雨;西南部位在背风坡,雨水甚少。[2]

热带气旋(台风)
热带气旋(台风)

台风雨

气旋中心附近气流上升,引起水汽凝结而形成降水,称为台风雨。常见的有热带气旋温带气旋带来的降水。(注:气旋雨是锋面雨的别称而不是指台风雨,此部分较容易混淆。)

降水的测量

降水量的定义是单位时间内落入测量仪器内的降水转化为液态时所达到的深度。[3]

传统测量方法是根据气象站的各类仪器进行单站测量。随着卫星遥感技术的发展,通过一些气象卫星如T获取的数据也可以进行降水量的估测。

降水量测量

气象站的降水量测量方法主要通过雨量计。

降雪量测量

降雪量通过雪量计测量。

积雪深度

降水纪录

此章节需要扩充。 (2013年7月27日)
  • 世界上年降水量最多的地方:毛辛拉姆,1985年26,000毫米
  • 单月降水量最多的地方: 乞拉朋吉(又译“乞拉朋齐”),1861年7月9,300毫米,被称为“世界雨极”
  • 单日降水量最多的地方: 留尼汪,1966年1月8日1,825毫米

参见

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 盛裴轩, / 毛节泰 / 李建国 / 桑建国 / 潘乃先. 大气物理学. 北京: 北京大学出版社. 2003. ISBN 9787301063019. 
  2. ^ 叶笃正, /李崇银/王必魁. 动力气象学. 北京: 科学出版社. 1988. ISBN 7030003357. 
  3. ^ 孙学金,王晓蕾,李浩 等. 大气探测学. 北京: 气象出版社. 2009. ISBN 9787502948009. 
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外部链接

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