降雨

冷凝水汽降到地球表面的現象

降雨是指在大氣中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天氣現象。

大氣中的水氣幾乎全部集中於對流層中,溫度越高,大氣可以容納的水汽含量就越多,反之就越少。一定溫度下,當空氣不可容納更多的水汽時,稱為飽和空氣。當飽和空氣中的水汽和溫度相匹配時,不會出現水汽凝結現象,但當空氣達到過飽和狀態時,則會產生多餘的水汽併發生水汽凝結。

形成原理


地球上的水受到太陽光的照射后,就變成水蒸氣被蒸發到空氣中去了。水汽在高空遇到冷空氣便凝聚成小水滴。這些小水滴都很小,直徑只有0.01~0.02毫米,最大也只有0.2毫米。它們又小又輕,被空氣中的上升氣流托在空中。就是這些小水滴在空中聚成了雲。
這些小水滴要變成雨滴降到地面,它的體積大約要增大100多萬倍。這些小水滴是怎樣使自己的體積增長到100多萬倍的呢?它主要依靠兩個手段,其一是凝結和凝華增大。其二是依靠雲滴的碰並增大。在雨滴形成的初期,雲滴主要依靠不斷吸收雲體四周的水氣來使自己凝結和凝華。
如果雲體內的水氣能源源不斷得到供應和補充,使雲滴表面經常處於過飽和狀態,那麼,這種凝結過程將會繼續下去,使雲滴不斷增大,成為雨滴。但有時雲內的水氣含量有限,在同一塊雲里,水氣往往供不應求,這樣就不可能使每個雲滴都增大為較大的雨滴,有些較小的雲滴只好歸併到較大的雲滴中去。如果雲內出現水滴和冰晶共存的情況,那麼,這種凝結和凝華增大過程將大大加快。
當雲中的雲滴增大到一定程度時,由於大雲滴的體積和重量不斷增加,它們在下降過程中不僅能趕上那些速度較慢的小雲滴,而且還會“吞併”更多的小雲滴而使自己壯大起來。當大雲滴越長越大,最後大到空氣再也托不住它時,便從雲中直落到地面,成為我們常見的雨水。

類型


綜述

降雨等級分為:小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨。
降雨類型:對流雨、颱風雨、地形雨、鋒面雨
降雨可分為全年多雨型,如熱帶雨林氣候,全年少雨型,如熱帶沙漠氣候,夏雨型,如亞熱帶季風氣候,冬雨型,如地中海氣候.

對流雨

(Duìliúyǔ)
近地面空氣局部受熱或高層空氣強烈降溫,導致上下層空氣發生對流,使低層空氣上升,水汽在高空冷卻、凝結而形成的雨(如圖所示),也叫熱雷雨。強度比較大,強烈的對流雨有可伴強風、雷電、冰雹或龍捲,但雨時較短,雨區範圍也較小,或呈不連續的條塊分佈。有時在連綿雨中會夾有對流雨。這是因為在這時,空中的層狀雨雲中夾有強烈對流性的積雨雲,形成積層混合的雨雲所致。對流雲有明顯的地域性、季節性和日變化。赤道地帶全年以對流雨為主。我國對流雨最多地區是海南島和南嶺山區,就季節而言,以夏季最多,春季和秋季次之。就日變化而言,陸上(指平原地區)多出現在下午到傍晚,海上和盆地區域多出現在夜間。海洋上的對流雨比大陸上少。

地形雨

(local rains)
地形雨。當潮濕的氣團前進時,遇到高山阻擋,氣流被迫緩慢上升,引起絕熱降溫,發生凝結,這樣形成的降雨,稱為地形雨。地形雨多降在迎風面的山坡(迎風坡)上,背風坡面則因空氣下沉引起絕熱增溫,反使雲量消減,降雨減少。
地形雨常隨著地形高度增高而增加。地形雨如不與對流雨或氣旋雨結合,雨勢一般不會很強。
在世界上,最多雨的地方,常常發生在山地的迎風坡,稱為雨坡;背風坡降水量很少,成為干坡或稱為“雨影”地區。如挪威斯堪的那維亞山地西坡迎風,降水量達1000~2000毫米,背風坡只有300毫米。又如,我國台灣山脈的北、東、南都迎風,降水都比較多,年降雨量2000毫米以上,台北火燒寮達8408毫米,成為我國降水量最多的地方。一到西側就成為雨影地區,降水量減少到1000毫米左右,夏威夷群島的考愛島迎風坡年降水量12040毫米,成為世界年降雨量最多的地方。印度的乞拉朋齊年降水量11418毫米,也是因為位於喜馬拉雅山迎風坡的緣故,而處於背風坡的青藏高原,年降水量卻為200~400毫米。

颱風雨

颱風雨。颱風雨是熱帶海洋上的風暴帶來的降雨。這種風暴是由異常強大的海洋濕熱氣團組成的,颱風經過之處暴雨狂瀉,一次可達數百毫米,有時可達1000mm以上,極易造成災害。稱為颱風雨。颱風不但帶來大風,而且相伴發生降水。颱風雲系有一定規律,颱風中的降水分佈在海洋上也很有規律,但是在颱風登陸后,由於地形摩擦作用,就不那麼有規律了。例如風中有上升氣流的整個渦旋區,都有降水存在,但是以上升運動最強的雲牆區降水量最大,螺旋雲帶中降水量已經減少,有時也形成暴雨,颱風眼區氣流下沉,一般沒有降水。
颱風區內水汽充足,上升運動強烈,降水量常常很大,颱風到來,日降水量平均在800毫米以上,強度很大,多屬陣性。颱風登陸常常產生暴雨,少則200~300毫米,多則在1000以上。我國台灣新寮在1967年11月17日,由於6721號颱風影響,一天降水量達1672毫米,兩天總降水量達2259毫米,颱風登陸后,若維持時間較長,或由於地形作用,或與冷空氣結合,都能產生大暴雨。我國東南沿海,是颱風登陸的主要地區,颱風雨所佔比重相當大。

鋒面雨

鋒面活動時,暖濕氣流在上升過程中,由於氣溫不斷降低,水汽就會冷卻凝結,成雲致雨,這種雨稱鋒面雨。鋒面常與氣旋相伴而生,所以又把鋒面雨稱為氣旋雨。鋒面有系統性的雲系,但是並不是每一種雲都能產生降水的。
鋒面雨
兩種性質不同的氣流相遇,它們中間的交界面叫鋒面。在鋒面上,暖、濕、較輕的空氣被抬升到冷、干、較重的空氣上面去。在抬升的過程中,空氣中的水汽冷卻凝結,形成的降水叫鋒面雨。
鋒面雨主要產生在雨層雲中,在鋒面雲系中雨層雲最厚,又是一種冷暖空氣交接而成的混合雲,其上部為冰晶,下部為水滴,中部常常冰水共存,能很快引起沖並作用,因為雲的厚度大,雲滴在沖並過程中經過的路程長,有利於雲滴增大,雨層雲的底部離地面近,雨滴在下降過程中不易被蒸發,很有利於形成降水。雨層越厚,雲底距離地面越近,降水就越強。
高層雲也可以產生降水,但卷層雲一般是不降水的。因為卷層云云體較薄,雲底距離地面遠,含水量又少,即使有雨滴下落,也不易達到地面。
特點
水平範圍大,常常形成沿鋒而產生大範圍的呈帶狀分佈的降水區域,稱為降水帶。隨著鋒面平均位置的季節移動,降水帶的位置也移動。例如,我國從冬季到夏季,降水帶的位置逐漸向北移動,5月份在華南,6月上旬到南嶺-武夷山一線,6月下旬到長江一線,7月到淮河,8月到華北,從夏季到冬季,則向南移動,在8月下旬從東北華北開始向南撤,9月即可到華南沿海,所以南撤比北進快得多。
鋒面降水的另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10天半個月以上,有時長達1個月以上,"清明時節雨紛紛",就是我國江南春季的鋒面降水現象的準確而恰當的描述。
我國東部地區的降水主要是由夏季風帶來的。當夏季風的暖氣流登陸北上,與北方南下的冷空氣相遇時,因暖空氣輕,冷空氣重,較輕的暖濕氣就會被抬升到冷空氣之上。形成了鋒面雨。每年夏初,長江中游地區的地區的冬夏季風勢均力敵,這條雨在此徘徊,陰雨連綿長達一個月之久,此時正值梅子黃熟的時節,所以人們又稱之為梅雨季節。等到7、8月份,梅雨季節剛過,,隨著冬季風的北退,雨帶移出長江中下游地區,出現晴朗乾旱的這種天氣,這種在伏天發生的乾旱又被稱為伏旱。
鋒面雨對河流清濁度的影響
首先,對河流清濁度影響最直接的是河流沿岸植被的多少。
其次,降雨期間,也會對河流清濁度產生短期的影響。影響程度與降雨時間和降雨強度有關。
但總的來說,鋒面雨是一種長時間,高降水量的降雨,但是降雨的強度比較小。由於這些特點,鋒面雨對地表的沖刷力相對於對流雨要小很多,而對地表的滲透程度要大很多。
此外,還與河流沿岸地形和土壤構成有關。
因此,在河流沿岸植被保護好的情況下,鋒面雨對河流的清濁度影響不大,假如河流沿岸有茂密的森林的話,長時間的鋒面雨甚至還會讓河流一定程度變清,如灕江
但是,如果河流沿岸的植被保護不好,甚至是赤裸的地表的情況下,長時間的峰面雨會使河流含沙量大幅度長時間的增加,如黃河。

人工降雨

人工降水,是根據不同雲層的物理特性,選擇合適時機,用飛機、火箭向雲中播撒乾冰碘化銀、鹽粉等催化劑,使雲層降水或增加降水量,以解除或緩解農田乾旱、增加水庫灌溉水量或供水能力,或增加發電水量等。中國最早的人工降雨試驗是在1958年,吉林省這年夏季遭受到60年未遇的大旱,人工降雨獲得了成功。1987年在撲滅大興安嶺特大森林火災中,人工降雨發揮了重要作用。
運用雲和降水物理學原理,通過向雲中撒播降雨劑(鹽粉、乾冰或碘化銀等),使雲滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又稱人工增加降水。撒播的方法有飛機在雲中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入雲中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。是人工影響天氣中進行得最多的一項試驗。人工影響雲的微物理過程,可以在一定條件下使本來不能自然降水的雲受激發而降水,也可使那些水分供應較多、往往能自然降水的雲,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的雲能供應的水分較少,因此人工催化的經濟價值有限。

研究發現


2021年7月,英國氣象局的數據顯示,全球範圍內的強降雨正在增加。這些短暫強烈的降雨導致山洪暴發,對基礎設施和環境造成毀滅性影響。