基本介紹
- 中文名：大氣降水
- 外文名：atmospheric precipitation
- 含義：從大氣中呈液態或固態降落的水
- 學科：氣象學
- 形成：雲滴凝結增長、沖並增長
- 類型劃分：成因、形態、強度與性質
降水的形成,降水類型,降水衡量指標,
降水的形成
降水的形成過程是雲中的小水滴增大成為雨滴、雪花及其他降水物的過程。大氣降水時必有雲，但有雲未必有大氣降水。組成雲體的雲滴、冰晶等體積很小（僅相當於雨滴的百萬分之一），隨著氣流的運動會不斷衝撞合併增大，當雲滴體積增長到足夠大，以致氣流不能支持時才能形成水滴下降，在下降的過程中不被蒸發才會形成降水。一般，在高空形成的大冰晶在較暖氣層中溶化後，和大水滴一起以雨的形式降落。如果氣溫低於0℃，來不及溶化，就以雪、霰或冰雹等固態水降落。使雲滴增大的過程主要有2個：一是雲滴凝結(或凝華)增長，二是雲滴相互沖並增長。實際上，雲滴的增長是這兩種過程同時作用的結果。
1、雲滴凝結增長
凝結(或凝華)增長過程是指雲滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增長的過程。在雲的形成和發展階段，由於雲體繼續上升，絕熱冷卻，或雲外不斷有水汽輸入雲中，使雲內空氣中的水汽壓大於雲滴的飽和水汽壓，因此雲滴能夠由水汽凝結(或凝華)而增長。當雲層內部存在著冰水雲滴共存、冷暖雲滴共存或大小雲滴共存的任一種條件時，產生水汽從一種雲滴轉化至另一種雲滴上的擴散轉移過程。例如，在冰晶和過冷卻水滴共存的混合雲中，在溫度相同的條件下，由於冰面飽和水汽壓小於水面飽和水汽壓，當空氣中的現有水汽壓介於兩者之間時，過冷卻水滴就會蒸發，水汽就轉移凝華到冰晶上去，使冰晶不斷增大，而過冷卻水滴則不斷減小。當冷暖雲滴共存或大小雲滴共存時，同樣也可發生這種現象，使冷(或大)的雲滴不斷增大。但是，不論是凝結增長過程，還是凝華增長過程，都很難使雲滴迅速增長到雨滴的尺度，而且它們的作用都將隨雲滴的增大而減弱。可見要使雲滴增長成為雨滴，勢必還要有另外的過程，這就是沖並增長過程。
2、雲滴的沖並增長
雲滴經常處於運動之中，這就可能使它們發生沖並。大小雲滴之間發生沖並而合併增大的過程，稱為沖並增長過程。雲內的雲滴大小不一，相應地具有不同的運動速度。大雲滴在下降過程中很快追上小雲滴，大小雲滴相互碰撞而粘附起來，成為較大的雲滴。在有上升氣流時，當大小雲滴被上升氣流向上帶時，小雲滴也會追上大雲滴並與之合併，成為更大的雲滴。雲滴增大以後，它的橫截面積變大，在下降過程中又可合併更多的水雲滴。
計算和觀測表明，對半徑小於20μm的雲滴，其重力沖並增長作用可忽略不計，但對半徑大於30μm的大水滴卻在很短的時間內，就可通過重力沖並增長達到半徑為幾個毫米的雨滴。大水滴越大，沖並增長越迅速。也就是說，水滴的沖並增長是一種加速過程。
上述兩種雲滴增大過程在由雲滴轉化為降水的過程中始終存在。但觀測表明，在雲滴增長的初期，凝結(或凝華)增長為主，沖並為次；當雲滴增大到一定階段(一般直徑達50～701μm)後，凝結(或凝華)過程退居次要地位,而以重力沖並為主。
降水類型
1、根據成因
大氣降水可分為地形雨、對流雨、鋒面雨、颱風雨四種基本類型。
（1）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。
（2）對流雨
對流雨是近地面氣層強烈受熱，氣團強烈上升、冷卻、迅速達到水汽飽和時形成的。對流雨強度大、時間短、範圍小，並常伴有雷電甚至冰雹，又稱熱雷雨。赤道帶全年都以對流雨為主，我國夏季的午後也常會出現。
（3）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。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。 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、乾、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。
（4）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，颱風中的降水分布在海洋上也很有規律，但是在颱風登入後，由於地形摩擦作用，就不那么有規律了。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。
2、根據形態
由於雲的溫度、氣流分布等狀況的差異，降水具有不同的形態，根據降水形態可把降水分為雨、雪、霰、雹。雨是自雲體中降落至地面的液體水滴。雪是從混合雲中降落到地面的雪花形態的固體水。霰是指雲中降落至地面的不透明的球狀晶體，由過冷卻水滴在冰晶周圍凍結而成，直徑2—5mm。雹是由透明和不透明的冰層相間組成的固體降水，呈球形，常降自積雨雲。
3、根據降水強度與性質
按降水強度的大小，降水可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、特大暴雨、小雪、中雪、大雪，根據降水的性質，降水又可分為3類：
降水強度等級（等級 24小時強度等級（mm））
小雨 10，中雨 10~24.9， 大雨 25~49.9 ，暴雨 >50 ，小雪 ≤2.5 ，中雪 2.5~5.0 ，大雪 >5.0
降水衡量指標
大氣降水通常用降水量、降水時間、降水強度以及降水量季節變化和降水變率等指標來表示。
降水量即從雲中降到地面的液態水和固態水，未經滲透、蒸發和流失而在水平面上積聚的水層深度（或厚度），以毫米（mm）為單位。常見的表示方法有日、月、年降水量，月、年平均降水量及多年（日、月）平均降水量等。降水時間是指一次降水過程從開始到結束持續的時間，用日、時、分表示。降水強度即單位時間內的降水量。通常取10分鐘、1小時或24小時時間內的降水量作為劃定指標，也可依部門需要而定。中央氣象台將降水強度劃分為7個等級，見下表。此外，大暴雨的日降水量達100mm—200mm，特大暴雨的日降水量達200mm以上。一般氣旋（颱風）24小時降水總量多在300mm以上。降水強度是水利、交通和建築工程等設計的依據之一。降水量的季節變化與緯度、大氣環流、地形等因素有關。一般而言，赤道帶降水春分、秋分相對較多；亞熱帶大陸西岸冬季多雨，大陸東岸夏季多雨；北半球溫帶大陸西岸降水量季節變化不明顯，而大陸東岸降水集中在夏季。降水變率說明某一地區降水的穩定性與可靠性。一般沿海多雨區降水變率小；內陸少雨區降水變率大，穩定性差，可靠性小。在我國，降水變率基本上是南方小於北方，沿海小於內陸，西南季風區小於東亞季風區。
