'科普——短時強降水和暴雨有何不同?'

長春暴雨 氣象 颱風 龍捲風 冰雹 體育 如果雲 物理 寧縣融媒體中心 2019-08-18
"

對於暴雨和短時強降水,人們常常將二者“傻傻分不清”。

"

對於暴雨和短時強降水,人們常常將二者“傻傻分不清”。

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室研究員孫繼鬆認為,二者之間既有區別,又有聯繫。

從基本概念區分

從二者的基本概念看,短時強降水是指1小時內某地降水量超過20毫米的降水過程,用來說明短時間內的降水強度,也可以用5分鐘、10分鐘或30分鐘內的降水量來表徵。

而24小時累積降水量達到50毫米或以上的降水被稱為暴雨,按其降水量大小又分為三個等級,即24小時降水量為50毫米至99.9毫米為暴雨;100毫米至249.9毫米為大暴雨;250毫米以上為特大暴雨。

“短時強降水不一定形成暴雨,同樣,暴雨過程也不一定包含短時強降水。”孫繼鬆舉例說,某地10分鐘內出現20毫米的降水,降水強度相當於1小時120毫米,24小時內再沒有出現降水,這是一次特強的短時強降水過程,而非暴雨過程;如果某地出現了一次24小時持續性降水過程,降水強度只有5毫米/小時,24小時累積降水量達到120毫米,這就是一次典型的大暴雨過程,但是沒有出現短時強降水。

從成因分析產生過程

孫繼鬆認為,理解任何天氣現象形成的物理邏輯是預報正確的前提。

夏季氣溫高、蒸發量大,低層大量水汽上升,遇冷凝結成雲,由於氣溫隨著高度升高而迅速下降,雲中的水粒子以不同的相態存在,如霰、雪花、冰粒、過冷水、水等,它們彼此之間發生碰撞、合併和相態變化,形成更大直徑的粒子,在重力作用下發生自然下落。如果雲中上升氣流足夠強,部分液態水粒子或冰相粒子會再次被帶到更高的空中,這樣可以形成更大直徑的水粒子或冰相粒子。由此循環,可形成大片的積雨雲,這就是對流過程。短時強降水就是由對流降水導致的。孫繼鬆說,積雨雲內上升氣流非常強烈,垂直速度可達20米/秒到30米/秒,最大可達60米/秒,比颱風的風速還要大。在強烈的上升氣流中,雲內的水滴或冰粒不斷增大,直到上升氣流託不住時,就會急劇降落到地面,形成短時強降水或冰雹。

“我們經常看到有些積雨雲並沒有產生地面降水現象,這是由於雨滴在下落過程中被蒸發為氣態水。在絕大部分對流天氣過程中,降落到地面的雨僅僅是雲中曾經凝結的一小部分,大部分通過蒸發過程‘還給了大氣’。”孫繼鬆解釋道。

而蒸發過程帶來的另一個問題就是會造成雲中氣溫迅速降低,產生冷卻現象,冷卻的空氣比周圍空氣重很多,於是產生向下的加速度,加速下沉的氣流在地面便形成了雷暴大風。

孫繼鬆介紹,一般而言,當對流降水發生時,地面大風越大,說明雲中的蒸發作用越強(龍捲風除外)。由於對流雲團“個頭”不大,移動比較迅速,因此,強對流天氣過程一般持續時間較短,天氣會迅速轉晴。

“長時間的對流降水必然形成暴雨,但是,有些暴雨過程並沒有對流天氣過程參與,這類暴雨過程對應的雲系被稱為層狀雲。由於其與更大水平尺度、更持久的上升運動對應,往往持續時間很長,控制範圍很大,被稱為‘大尺度運動過程’。這類垂直運動速度大約是對流垂直速度的百分之幾甚至千分之幾,因此,在大氣含水量相當的情況下,層狀雲的降水強度一般只有每小時幾毫米。但由於降水時間長,累積降水量可以形成暴雨、大暴雨。”孫繼鬆說。

“列車效應”為二者建立聯繫

從暴雨和短時強降水之間的區別看,短時強降水強調的是強度,暴雨則強調累積值,即累積降水量。而談到二者之間的聯繫,孫繼鬆說,短時強降水不一定形成暴雨,但“列車效應”形態的短時強降水過程往往導致暴雨,甚至特大暴雨。

什麼是“列車效應”?“想象一下,當一個人站在鐵道邊,一列火車經過時,會有什麼感受?”孫繼鬆拋出問題。

“火車有很多節車廂,當其經過時,肯定是很多節車廂一節一節地經過。這如同排列成串的對流雲降水,每一朵對流雲(被稱為對流單體)都會產生短時強降水。當多個對流雲團依次經過某地時,其所產生的降水量累積起來,就會導致大暴雨,甚至特大暴雨。”孫繼鬆說,“列車效應”是短時強降水與暴雨之間重要的聯繫橋樑。

二者主要分佈地區存在“分水嶺”

"

對於暴雨和短時強降水,人們常常將二者“傻傻分不清”。

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室研究員孫繼鬆認為,二者之間既有區別,又有聯繫。

從基本概念區分

從二者的基本概念看,短時強降水是指1小時內某地降水量超過20毫米的降水過程,用來說明短時間內的降水強度,也可以用5分鐘、10分鐘或30分鐘內的降水量來表徵。

而24小時累積降水量達到50毫米或以上的降水被稱為暴雨,按其降水量大小又分為三個等級,即24小時降水量為50毫米至99.9毫米為暴雨;100毫米至249.9毫米為大暴雨;250毫米以上為特大暴雨。

“短時強降水不一定形成暴雨,同樣,暴雨過程也不一定包含短時強降水。”孫繼鬆舉例說,某地10分鐘內出現20毫米的降水,降水強度相當於1小時120毫米,24小時內再沒有出現降水,這是一次特強的短時強降水過程,而非暴雨過程;如果某地出現了一次24小時持續性降水過程,降水強度只有5毫米/小時,24小時累積降水量達到120毫米,這就是一次典型的大暴雨過程,但是沒有出現短時強降水。

從成因分析產生過程

孫繼鬆認為,理解任何天氣現象形成的物理邏輯是預報正確的前提。

夏季氣溫高、蒸發量大,低層大量水汽上升,遇冷凝結成雲,由於氣溫隨著高度升高而迅速下降,雲中的水粒子以不同的相態存在,如霰、雪花、冰粒、過冷水、水等,它們彼此之間發生碰撞、合併和相態變化,形成更大直徑的粒子,在重力作用下發生自然下落。如果雲中上升氣流足夠強,部分液態水粒子或冰相粒子會再次被帶到更高的空中,這樣可以形成更大直徑的水粒子或冰相粒子。由此循環,可形成大片的積雨雲,這就是對流過程。短時強降水就是由對流降水導致的。孫繼鬆說,積雨雲內上升氣流非常強烈,垂直速度可達20米/秒到30米/秒,最大可達60米/秒,比颱風的風速還要大。在強烈的上升氣流中,雲內的水滴或冰粒不斷增大,直到上升氣流託不住時,就會急劇降落到地面,形成短時強降水或冰雹。

“我們經常看到有些積雨雲並沒有產生地面降水現象,這是由於雨滴在下落過程中被蒸發為氣態水。在絕大部分對流天氣過程中,降落到地面的雨僅僅是雲中曾經凝結的一小部分,大部分通過蒸發過程‘還給了大氣’。”孫繼鬆解釋道。

而蒸發過程帶來的另一個問題就是會造成雲中氣溫迅速降低,產生冷卻現象,冷卻的空氣比周圍空氣重很多,於是產生向下的加速度,加速下沉的氣流在地面便形成了雷暴大風。

孫繼鬆介紹,一般而言,當對流降水發生時,地面大風越大,說明雲中的蒸發作用越強(龍捲風除外)。由於對流雲團“個頭”不大,移動比較迅速,因此,強對流天氣過程一般持續時間較短,天氣會迅速轉晴。

“長時間的對流降水必然形成暴雨,但是,有些暴雨過程並沒有對流天氣過程參與,這類暴雨過程對應的雲系被稱為層狀雲。由於其與更大水平尺度、更持久的上升運動對應,往往持續時間很長,控制範圍很大,被稱為‘大尺度運動過程’。這類垂直運動速度大約是對流垂直速度的百分之幾甚至千分之幾,因此,在大氣含水量相當的情況下,層狀雲的降水強度一般只有每小時幾毫米。但由於降水時間長,累積降水量可以形成暴雨、大暴雨。”孫繼鬆說。

“列車效應”為二者建立聯繫

從暴雨和短時強降水之間的區別看,短時強降水強調的是強度,暴雨則強調累積值,即累積降水量。而談到二者之間的聯繫,孫繼鬆說,短時強降水不一定形成暴雨,但“列車效應”形態的短時強降水過程往往導致暴雨,甚至特大暴雨。

什麼是“列車效應”?“想象一下,當一個人站在鐵道邊,一列火車經過時,會有什麼感受?”孫繼鬆拋出問題。

“火車有很多節車廂,當其經過時,肯定是很多節車廂一節一節地經過。這如同排列成串的對流雲降水,每一朵對流雲(被稱為對流單體)都會產生短時強降水。當多個對流雲團依次經過某地時,其所產生的降水量累積起來,就會導致大暴雨,甚至特大暴雨。”孫繼鬆說,“列車效應”是短時強降水與暴雨之間重要的聯繫橋樑。

二者主要分佈地區存在“分水嶺”

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

我國年平均暴雨日數分佈。來源:中央氣象臺

"

對於暴雨和短時強降水,人們常常將二者“傻傻分不清”。

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室研究員孫繼鬆認為,二者之間既有區別,又有聯繫。

從基本概念區分

從二者的基本概念看,短時強降水是指1小時內某地降水量超過20毫米的降水過程,用來說明短時間內的降水強度,也可以用5分鐘、10分鐘或30分鐘內的降水量來表徵。

而24小時累積降水量達到50毫米或以上的降水被稱為暴雨,按其降水量大小又分為三個等級,即24小時降水量為50毫米至99.9毫米為暴雨;100毫米至249.9毫米為大暴雨;250毫米以上為特大暴雨。

“短時強降水不一定形成暴雨,同樣,暴雨過程也不一定包含短時強降水。”孫繼鬆舉例說,某地10分鐘內出現20毫米的降水,降水強度相當於1小時120毫米,24小時內再沒有出現降水,這是一次特強的短時強降水過程,而非暴雨過程;如果某地出現了一次24小時持續性降水過程,降水強度只有5毫米/小時,24小時累積降水量達到120毫米,這就是一次典型的大暴雨過程,但是沒有出現短時強降水。

從成因分析產生過程

孫繼鬆認為,理解任何天氣現象形成的物理邏輯是預報正確的前提。

夏季氣溫高、蒸發量大,低層大量水汽上升,遇冷凝結成雲,由於氣溫隨著高度升高而迅速下降,雲中的水粒子以不同的相態存在,如霰、雪花、冰粒、過冷水、水等,它們彼此之間發生碰撞、合併和相態變化,形成更大直徑的粒子,在重力作用下發生自然下落。如果雲中上升氣流足夠強,部分液態水粒子或冰相粒子會再次被帶到更高的空中,這樣可以形成更大直徑的水粒子或冰相粒子。由此循環,可形成大片的積雨雲,這就是對流過程。短時強降水就是由對流降水導致的。孫繼鬆說,積雨雲內上升氣流非常強烈,垂直速度可達20米/秒到30米/秒,最大可達60米/秒,比颱風的風速還要大。在強烈的上升氣流中,雲內的水滴或冰粒不斷增大,直到上升氣流託不住時,就會急劇降落到地面,形成短時強降水或冰雹。

“我們經常看到有些積雨雲並沒有產生地面降水現象,這是由於雨滴在下落過程中被蒸發為氣態水。在絕大部分對流天氣過程中,降落到地面的雨僅僅是雲中曾經凝結的一小部分,大部分通過蒸發過程‘還給了大氣’。”孫繼鬆解釋道。

而蒸發過程帶來的另一個問題就是會造成雲中氣溫迅速降低,產生冷卻現象,冷卻的空氣比周圍空氣重很多,於是產生向下的加速度,加速下沉的氣流在地面便形成了雷暴大風。

孫繼鬆介紹,一般而言,當對流降水發生時,地面大風越大,說明雲中的蒸發作用越強(龍捲風除外)。由於對流雲團“個頭”不大,移動比較迅速,因此,強對流天氣過程一般持續時間較短,天氣會迅速轉晴。

“長時間的對流降水必然形成暴雨,但是,有些暴雨過程並沒有對流天氣過程參與,這類暴雨過程對應的雲系被稱為層狀雲。由於其與更大水平尺度、更持久的上升運動對應,往往持續時間很長,控制範圍很大,被稱為‘大尺度運動過程’。這類垂直運動速度大約是對流垂直速度的百分之幾甚至千分之幾,因此,在大氣含水量相當的情況下,層狀雲的降水強度一般只有每小時幾毫米。但由於降水時間長,累積降水量可以形成暴雨、大暴雨。”孫繼鬆說。

“列車效應”為二者建立聯繫

從暴雨和短時強降水之間的區別看,短時強降水強調的是強度,暴雨則強調累積值,即累積降水量。而談到二者之間的聯繫,孫繼鬆說,短時強降水不一定形成暴雨,但“列車效應”形態的短時強降水過程往往導致暴雨,甚至特大暴雨。

什麼是“列車效應”?“想象一下,當一個人站在鐵道邊,一列火車經過時,會有什麼感受?”孫繼鬆拋出問題。

“火車有很多節車廂,當其經過時,肯定是很多節車廂一節一節地經過。這如同排列成串的對流雲降水,每一朵對流雲(被稱為對流單體)都會產生短時強降水。當多個對流雲團依次經過某地時,其所產生的降水量累積起來,就會導致大暴雨,甚至特大暴雨。”孫繼鬆說,“列車效應”是短時強降水與暴雨之間重要的聯繫橋樑。

二者主要分佈地區存在“分水嶺”

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

我國年平均暴雨日數分佈。來源:中央氣象臺

科普——短時強降水和暴雨有何不同?

我國短時強降水活動總體氣候概率分佈圖。來源:中央氣象臺

“氣象學家統計了我國短時降水強度大於等於20毫米/小時的多年平均降水日數分佈和極端短時強降水事件平均降水強度空間分佈。從分佈圖上看,在我國中東部地區,短時強降水日數由南向北逐漸減少,這與我國年平均暴雨日數分佈非常相似,也與年降水量自南向北逐漸減少的梯度分佈一致。”孫繼鬆說,“也就是說,我國中東部地區大多數暴雨天氣過程均包含短時強降水過程。”

然而,我國極端短時強降水過程的降水強度空間分佈特徵卻截然不同。我國南北最強對流過程中的極端降水強度差異並不大,華北至華南之間的極端最大小時降水強度呈啞鈴型分佈。

孫繼鬆說,極端短時強降水和暴雨的主要分佈存在明顯的“分水嶺”。“我國極端短時強降水事件的最大平均降水強度區域主要位於華南南部和華北地區,華南北部至江南地區雖然暴雨過程多發,但該區域極端降水強度遠小於華北地區。”其中,華北的京津冀地區年降水量大多隻有江南地區年降水量的1/3左右,出現暴雨事件的頻次也低很多,但該區域極端短時強降水的平均強度卻遠大於江南地區。

來源:“寧縣氣象”

"

相關推薦

推薦中...