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从降水性质“看”暴雨的脾气

[日期:2017-08-05] 来源:中国气象报  作者:中央气象台高级工程师刘鑫华 [字体: ]

     一提起暴雨,人们脑海中首先想到的可能是天色昏暗、大雨滂沱等情景。细心的人可能还会有这样的体会:暴雨也有不同的“脾气”,有时候比较温和,雨势平缓,持续时间长;有时候“脾气”暴躁,狂风暴雨,短时雨量较大;有时甚至还会伴有大风或冰雹。到底是什么原因使暴雨的“脾气”会如此不同呢?

  性质不同 “脾气”各异

  在气象学上,24小时降水量为50毫米或以上的强降雨被定义为暴雨。那么,50毫米的降水量平均分配到24个小时,与仅仅发生在几个小时甚至是1个小时之内相比,会有哪些不同?这就涉及到了一个很重要的问题——降水性质。我们要分清暴雨到底是稳定性降水还是对流性降水,又或者两者兼而有之?

  单单提到稳定性降水和对流性降水,可能人们没有什么感觉。其实这两种性质的暴雨天气,我们在日常生活中经常经历。先来看看具体的实例:7月14日夜间到15日白天,北京24小时平均降水50.2毫米,达到暴雨级别。其中,雨量最大在怀柔雁栖湖,为200.7毫米,达到大暴雨级别;而昌平、顺义、密云等北部地区都达到暴雨级别。然而此次降水雨势比较平缓,短时间内雨强不大,并且降雨过程持续时间较长,雨量缓慢递增,属于稳定性降水。而在2012年“7·21”暴雨灾害中,北京全市平均降雨量170毫米,其中小时降雨超70毫米的站点达到20个,这种瞬时雨强很大的降水,就比较容易形成灾害。

  对流性降水和稳定性降水的区别

  对流性降水是由于对流运动而产生的,在水汽条件、大气的不稳定条件比较适合时,遇到对流触发机制,如低层切变线、低压、气旋等就会发展起来。通俗的理解是:近地面层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,形成对流性降水。在对流性降水来临前常有大风,并伴有闪电和雷声,有时还会下冰雹。对流性降水主要产生在积雨云中。由于冰晶和水滴共存,积雨云的垂直厚度和水汽含量特别大,气流升降十分强烈,可达20米/秒至30米/秒,云中带有电荷。所以,积雨云常发展成强对流天气,产生大暴雨。

  对流性降水在低纬度地区发生偏多,特别是在赤道地区最多,降水时间一般在午后。早晨天空晴朗,随着太阳升起,积雨云逐渐形成并迅速发展,越积越厚。到了午后,积雨云汹涌澎湃,天气闷热难熬,大风掠过,雷电交加,暴雨倾盆。降水延续到黄昏时停止,雨后天晴,天气稍觉凉爽。但到了第二天,雷阵雨就会再次出现。在中高纬度,对流性降水主要出现在夏半年。冬半年的对流性降水在我国极为少见。

  在对流不稳定,能量较差、低层基础温度偏低等情况下,大尺度的锋面、气旋、低涡等系统常会造成稳定性降水。以锋面降水为例,锋面降水的特点是:水平范围大,常常形成沿锋面大范围、带状分布的降水区域,称为降水带。锋面降水的一个特点是持续时间长,因为层状云上升速度小,含水量和降水强度都比较小,有些纯粹的水云很少发生降水,有降水发生也是毛毛雨。但是,锋面降水持续时间长,短则几天,长则十天半个月以上,有时长达一个月以上。“清明时节雨纷纷”就是古人对我国江南春季锋面降水现象准确而恰当的描述。

  对于稳定性降水和对流性降水,气象学上还常用层云降水和积云降水加以区分和表述。这是因为两者分别代表了两种不同的降水微物理过程机制:积云降水主要微物理过程是以云水碰撞合并为主的雨滴增长机制,而层云降水主要微物理过程是以云冰粒子表面通过水汽扩散方式吸收水汽为主的雨滴增长机制。

  在一般情况下,层云降水比例越大,则最大加热中心高度越高,这将导致高层环流响应加强。另外,层云降水区和积云降水区对应的大气环流也有较为显著的差异。

  “脾气”不同 影响不同

  不同降水性质造成的暴雨在降水时空分布上的差异,会对生产生活和环境产生不同影响。由于稳定性降水持续时间长、雨势平缓,其造成的暴雨对交通、生产生活等产生的影响较为持久。一些地质灾害频发的地区,要提防长时间降水可能导致的滑坡和泥石流等地质灾害发生。而对流性降水造成的暴雨具有突发性和强度大等特点,对城市短时排水能力提出很大的挑战,容易造成内涝、渍涝,也容易引发洪水。同时因其常常伴有闪电、雷击、狂风甚至冰雹,人们在这种情况下要注意防雷避险。另外,也要注意由于短时雨强较大而引起的山体滑坡和泥石流等灾害。

  可以预见,随着对各类天气认识的不断深化,服务水平和精细化程度逐步提高,我们对各类天气“脾气”的掌握会更加深入。

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