降水(precipitation),是指地面从大气中获得的水汽凝结物。降水的形式包括了雨、雪、露、霜、霰、雹等。降水发生的原因受到地理位置、大气环流、天气系统条件等因素综合影响。
世界降水分布
地球的陆地表面和海洋表面,无时不刻都会有一定量的水在不断地蒸发,以水蒸气的形式存在于空气中。空气中可容纳的水蒸气量称为饱和水蒸气含量。 饱和水蒸气的含量与温度成正比,因此温度越高,饱和水蒸气的含量就越大。
空气中的水蒸气因温度升高而变暖,膨胀变轻,并在大气中上升。上升的空气在空中冷却,水蒸气凝结成云。随着云中的水滴和冰晶变大变重,它们就会以雨、雪、露、霜、霰、雹等形式落到地面上。
上升气流对降水非常重要,它的出现受大气压力的影响,因此气压与降水密切相关。
台风是典型的气旋,可以看到明显的逆时针旋转
在低压系统中,中心大气压力较低,风从周围地区吹来,形成上升气流,从而导致降雨。低压系统,即低气压,由于风向从周来向中间吹来,形成气流旋涡,因此低压系统也叫做气旋。气旋(低气压)的特点是:中心气压低、四周气压高,是一种近地面气流向内辐合,中心气流上升的天气系统。
另一方面,在高压系统中,中心大气压力高,风从中心吹向四周,产生下沉气流,因此天空中的云层和潮湿空气会流向地面,不会降雨。由于高压系统的风向与低压系统的风向相反,所以高压系统也称为反气旋。反气旋(高气压)的特点是:气流向外辐散,中心气流下沉的一种天气系统。
北半球气旋和反气旋
受地转偏向力的影响,气旋在北半球作逆时针旋转,在南半球做顺时针旋转;反气旋在北半球作顺时针旋转,在南半球做逆时针旋转。
记忆技巧:右手握拳,竖起大拇指,观看并想象手指尖的朝向,为逆时针,竖起的大拇指表示上升气流,这就是“气旋在北半球逆时针旋转,气流上升”的模型;然后推断气旋在南半球、反气旋在南北半球的运动状况。
记住一个模型就可以,不必去记忆其它的左右手朝下、左手法则,会徒增记忆负担且极可能带混淆。
只需记住一个模型即可
气旋与低压是对同一天气系统的不同角度的描述(或称谓),气旋是从气流(运动)状况,而低压从气压分布状况来描述(或称谓)。同理,可以推测出反气旋与高压之间的关系。
根据气旋形成和活动的主要地理区域,可将气旋分为极地气旋、极地涡旋、温带气旋、副热带气旋、热带气旋等几类。其中热带气旋和温带气旋与我国最为密切。
热带气旋在热带和亚热带(邻近热带地区)海洋上发展的气旋,由水蒸气冷却凝结时放出潜热发展而出的暖心结构。暖心结构指热带气旋中心的温度比周围高得多。 热带气旋越强,眼区的暖心越显著。著名的热带气旋有西北太平洋的台风、大西洋地区的飓风。
美国东海岸的飓风,明显的逆时针旋转
当热带气旋登陆后,或者当热带气旋移到温度较低的洋面上,会因为失去温暖、潮湿的空气供应能量,减弱消散,或失去热带气旋的特性,转化为温带气旋。
温带气旋则在温带地区发展,在暖空气与冷空气碰撞时形成的。
热带气旋没有锋面,温带气旋有锋面。具有类似性质(如暖空气或冷空气)的大范围空气团称为气团,而锋面则是连接气团在地球表面相互碰撞的一条线。
与温带气旋相关的锋面包括冷锋、暖锋、准静止锋和闭合锋。
冷气团与暖气团碰撞时形成的锋面,当冷气团动力强大,占据主动,将会带来降温,此时的锋面为冷锋。反之,当暖气团动力强大,占据主动,将会带来升温,此时的锋面为暖锋。
可以这么理解,冷锋和暖锋的唯一区别:谁更主动、动力更强,更主动更强的一方则拥有锋面的命名权。
冷锋过后,气温下降,气压上升,天气转晴。
暖锋过后,气温上降,气压下降,天气转晴。
无论冷锋还是暖锋,过后都是天气转晴。降水发生在冷锋和暖风交汇的时候和区域,此时此地,冷气团前缘进入暖气团之下,暖气团被抬升到天空,从而形成积雨云,并在短时间内形成小范围的强降水。
当暖气团在冷气团上方缓慢爬升,导致锋面的冷侧的广大地区出现长时间的弱降雨。
冷锋暖锋的影响
冷锋和暖锋
准静止锋
由于冷气团和暖气团处于同等强度、势均力敌,或者出现地形阻挡,导致锋面的位置几乎不动,此时的锋面就准静止锋。
在准静止锋附近,经常会在大范围内持续长时间降雨。如春夏交替时的长江中下游地区的梅雨;云贵高原的昆明准静止锋或云贵准静止锋,主要由变性的极地大陆气团和西南气流受云贵高原地形一系列山脉的层层阻挡,冷空气就渐渐地静止下来。云层低而薄,易形成连阴雨天气,多出现于冬季。
昆明准静止锋
锢囚锋
锢囚锋是指两个冷气团相遇,把暖气团抬升到高空,暖气团像是被冷气团囚禁住一样,所以叫锢囚锋。
由于暖气团被抬升到两个冷气团之上,从而导致冷气团相互碰撞的锋面。这时,暖气团和两个冷气团之间形成了两个锋面,两个冷气团之间也形成了一个锋面,呈现出“Y”字形。
锢囚锋
为什么冷气团之间也形成锋面?因为冷气团、暖气团的“冷”和“暖”是相对而言,两个冷气团之间的关系就是一个冷,一个更冷。
锢囚锋的形成经常发生在温带气旋的成熟阶段,通常出现在中高纬度地区。
积雨云经常在囚锢锋附近形成,强降雨也比较常见。
降水有多种不同类型,这里介绍对流降雨、气旋降雨、锋面降雨和地形降雨。
对流降雨
对流降水模型
对流降雨是指地球表面的热空气上升并与上方的冷空气碰撞形成云层的降雨。这种降雨非常急促,降水强度在短时间内变化很大。如果热空气的上升气流很强,就会形成积雨云,导致短暂的强降雨,有时还会出现雷暴。
对流降水多发生在低纬度地区,包括骤雨(热带地区典型的短时局部大阵雨)和午后阵雨(中国南方夏季下午出现的大阵雨)。
对流雨
气旋降雨(低压降雨)
气旋降雨是指气旋导致上升气流和云层形成时产生的降雨,气旋周围的降雨称为气旋降雨。
台风降雨典型的气旋降雨
温带气旋会伴随着锋面,出现锋面降雨。气旋降雨和锋面降雨只是天气系统上的分类方式,实际上,从低压到锋面的降雨范围是连续的。
气旋降雨最为常见的例子是,东南沿海地区,夏秋季节的热带气旋登陆带来的降雨。
伴随着锋面的气旋
锋面降雨
锋面雨是冷暖空气碰撞时形成锋面造成的降雨。当冷暖空气碰撞时,较暖的空气密度较小、重量较轻,因此会上升到较冷空气的上方。上面的暖空气被冷却,水蒸气凝结,导致降雨。由于降雨发生在冷暖空气碰撞的地方,因此降雨会沿着锋面呈带状出现。
在冷锋附近,小范围内会在短时间内降下强降雨,而在暖锋附近,大范围内会在较长时间内降下弱降雨。
再次强调,冷锋和暖锋的唯一区别是谁更主动、动力更强,更主动更强的一方则拥有锋面的命名权。
锋面雨
地形降雨
当风把潮湿的空气从海上吹到山区时,潮湿的空气被迫沿山脉上升,温度随着高度升高而下降,因此导致水蒸气凝结,形成雨云。这种在山脉迎风面降雨的方式被称为地形降雨。
地形降雨的降雨区域与山脉平行,位于山脉的迎风面(或向风面、上风面)。
由于空气中的大部分水蒸气在迎风面被冲走,背风面的空气较为干燥,因此降水(雪)较少。背风面也称为雨影面、雨影区。
地形雨
喜马拉雅山脉的南坡降水量比北坡大,雪线比北坡低,原因是来自印度洋的暖湿空气在南坡形成降水,北坡降水较少,这是典型的地形降水。
日本冬季,日本海沿岸的新泻县降水量(雪)大,关东地区干燥,原因就在于从日本海吹来的季风造成的地形降水。
在南美洲的南部,盛行西风终年吹拂,带来了太平洋的水汽,在安第斯山脉西侧的迎风坡降雨量很大,而在安第斯山脉东侧的背风面的阿根廷巴塔哥尼亚,则形成了雨影沙漠,是为巴塔哥尼亚沙漠。
安第斯山脉