怎么形成雨降水的形成與診斷
在風(fēng)、雨、雷、電、霜、霧等，在這些自然現(xiàn)象中，你想不想知道雨是怎樣形成的?下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的怎么形成雨及降水的形成與診斷，歡迎閱讀。
怎么形成雨
空氣中的水蒸氣在高空受冷凝結(jié)成小水點(diǎn)或小冰晶，小水點(diǎn)或小冰晶相互碰撞、并合，變得越來越大，大到空氣托不住的時(shí)候便會(huì)降落下來，當(dāng)?shù)涂諟囟雀哂贠℃時(shí)，便是雨。
由液態(tài)水滴(包括過冷卻水滴)所組成的云體稱為水成云。水成云內(nèi)如果具備了云滴增大為雨滴的條件，并使雨滴具有一定的下降速度，這時(shí)降落下來的就是雨或毛毛雨。由冰晶組成的云體稱為冰成云，而由水滴(主要是過冷卻水滴)和冰晶共同組成的云稱為混合云。從冰成云或混合云中降下的冰晶或雪花，下落到0℃以上的氣層內(nèi)，融化以后也成為雨滴下落到地面，形成降雨。
在雨的形成過程中，大水滴起著重要的作用。當(dāng)水滴半徑增大到2—3mm時(shí)，水分子間的引力難以維持這樣大的水滴，在降落途中，就很容易受氣流的沖擊而分裂，通過“連鎖反應(yīng)”。使大水滴下降，小水滴繼續(xù)存在，形成新的大水滴。這是上升氣流較強(qiáng)的水成云和混合云中形成雨的重要原因。
降水的形成與診斷
(一)一般降水的形成過程
降水是大氣中的水的相變(水汽凝聚成雨雪等)過程。從其機(jī)制來分析，某一地區(qū)降水的形成，大致有三個(gè)過程。
首先是水汽由源地水平輸送到降水地區(qū)，這就是水汽條件。
其次是水汽在降水地區(qū)輻合上升，在上升中絕熱膨脹冷卻凝結(jié)成云，這就是垂直運(yùn)動(dòng)的條件。
最后是云滴增長(zhǎng)變?yōu)橛甑味陆?，這就是云滴增長(zhǎng)的條件。
這三個(gè)降水條件中，前兩個(gè)是屬于降水的宏觀過程，主要決定于天氣學(xué)條件，下面將要詳細(xì)分析。第三個(gè)條件是屬于降水的微觀過程，主要決定于云物理?xiàng)l件。
一般認(rèn)為云滴增長(zhǎng)的過程有兩種：一種是云中有冰晶和過冷卻水滴同時(shí)并存，在同一溫度下(以-10℃到-20℃為最有利)，由于冰晶的飽和水汽壓小于水滴的飽和水汽壓，致使水滴蒸發(fā)并向冰晶上凝華，這種所謂的“冰晶效應(yīng)”能促使云滴迅速增長(zhǎng)而產(chǎn)生降水。另一種是云滴的碰撞合并作用。當(dāng)云層較厚，云中含水量較大并有一定的擾動(dòng)時(shí)，則有利于云滴的碰撞合并使云滴增大形成降水。上述兩種過程，對(duì)不同緯度，不同季節(jié)的降水，有著不同的作用。在中高緯度，云內(nèi)的“冰晶效應(yīng)”起著重要作用。當(dāng)云層發(fā)展很厚，云頂溫度低于-10℃，云的上部具有冰晶結(jié)構(gòu)(如As、Ns、Cb等)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的降水。而云層較薄，完全由水滴組成(如St、Sc等)時(shí)，則只能降毛毛雨或小雨。在低緯度和中緯度夏季，由于-10℃等溫線較高，有些云往往發(fā)展不到這個(gè)高度，云中只有水滴，不含冰晶。但云層發(fā)展較厚時(shí)，云滴的碰撞就起著重要的作用，因而也能降較強(qiáng)的雨。
由上可見，云滴增長(zhǎng)的條件，主要決定于云層厚度，而云層的厚度，又決定于水汽和垂直運(yùn)動(dòng)的條件。水汽供應(yīng)愈充分，則云底高度愈低，上升運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)，則云頂高度愈高，因而云層逾厚，云滴增長(zhǎng)愈快，降水量愈大。所以在降水預(yù)報(bào)中，通常只要分析水汽條件和垂直運(yùn)動(dòng)條件就夠了。
(一)暴雨形成條件
除上述一般降水所必須滿足的條件外，形成暴雨還必須滿足如下的條件。
1、充分的水汽供應(yīng)
暴雨是在大氣飽和比濕達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值以上才形成的。
必須指出，比濕≥8g/kg只是出現(xiàn)大、暴雨的必要條件。但是這時(shí)并不一定都會(huì)出現(xiàn)大暴雨，還需要有強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。
除了相當(dāng)高的飽和比濕外，還必須有充分的水汽供應(yīng)，因?yàn)橹豢磕骋坏貐^(qū)大氣柱中所含的水汽凝結(jié)下降量很小。因此，必須研究水汽供應(yīng)的環(huán)流形勢(shì)。
2、強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)
首先按照本文后面所講的方法，對(duì)于一地暴雨(日降水量≥50毫米)中的垂直速度作一大概的估計(jì)。在計(jì)算時(shí)，先設(shè)地面飽和比濕為14g/kg。如果50毫米降水量在一天之內(nèi)均勻下降，那么降水時(shí)的最大上升運(yùn)動(dòng)約為10.8毫米/秒;若50毫米降水量在5小時(shí)降完，則降水時(shí)的最大上升速度約為54厘米/秒;若50毫米降水量在1小時(shí)內(nèi)降完，則降水時(shí)的最大上升速度為260厘米/秒。上面三種上升速度，反映了三種不同尺度系統(tǒng)的降水。第一種屬于大尺度系統(tǒng);第二種屬于中尺度系統(tǒng);第三種屬于小尺度系統(tǒng)。實(shí)際上一般暴雨，尤其是特大暴雨都不是在一天之內(nèi)均勻下降的，而是集中在一小時(shí)到幾小時(shí)內(nèi)降落的，所以降水時(shí)的垂直運(yùn)動(dòng)是很大的，是由中小天氣系統(tǒng)所造成的。如此大的垂直運(yùn)動(dòng)，只有在不穩(wěn)定能量釋放時(shí)，才能形成。所以在考慮暴雨時(shí)，必須分析不穩(wěn)定能量的儲(chǔ)存和釋放問題。為此，必須研究形成暴雨的中、小尺度系統(tǒng)。
3、較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間
降水持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，影響著降水量的大小。降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)是暴雨(特別是連續(xù)暴雨)的重要條件。中小尺度天氣系統(tǒng)的生命較短，一次中、小系統(tǒng)的活動(dòng)，只能造成一地短時(shí)的暴雨。必須要有若干次中(小)尺度系統(tǒng)的連續(xù)影響，才能形成時(shí)間較長(zhǎng)、雨量較大的暴雨。然而中、小尺度系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展又是以一定的大尺度系統(tǒng)為背景的，也就是說，暴雨總是發(fā)生在大范圍上升運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)。因此，要討論暴雨的持續(xù)時(shí)間，就必須討論行星尺度系統(tǒng)和天氣尺度系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重復(fù)出現(xiàn)的問題。副熱帶高壓脊、長(zhǎng)波槽、切變線、靜止鋒和大型冷渦等大尺度天氣系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定是造成連續(xù)性暴雨的必要前提。短波槽、低渦、氣旋等天氣尺度系統(tǒng)移速較快，但它們?cè)谀承┓€(wěn)定的長(zhǎng)波型式控制下可以連接出現(xiàn)，造成一次又一次的暴雨過程。在特定的天氣形勢(shì)下，當(dāng)天氣尺度系統(tǒng)移動(dòng)緩慢或停滯時(shí)，更容易形成時(shí)間集中的特大暴雨。
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