为什么会下雨(给小朋友解释雨的形成)
最近,几乎天天下雨,好像今年夏天几乎有一半时间都在下雨,要不就是阴天,在积累雨。如今都入秋了,雨水丝毫不见少,而且时常是夜以继日地下个不停。
下雨
单说山东可能还缺乏代表性,看看首都北京。北京今年的雨水称得上相当充沛:6-8月平均降水量达627.4mm,其中,降水量最集中的7月达到了400.4mm。这是个什么概念呢?单拿7 月数据来看,应该是七十年以来历史同期最高值,如果拿6-8月三个月的数据来看也是近二十年中的最高值。所以,网上有人把今年的北京戏称为“小江南”。
江南雨巷
在古代,遇到这种情况,往往会被解读成“天象异常”。这个观点深深影响着封建社会的历代统治者们,老百姓也深受影响,这种影响一直延续到解放后的村村落落。记得小时候,遇到大旱年景,村里的小脚老太太们就成群结队地组织起来一起祈雨,她们为这种活动取了一个特别有时代感的高级名字:“当社”。
自从有了天气预报,人们开始知道:奥!原来下雨这个事可以提前预测啊!这种看起来很神秘的“祈雨”也就渐渐绝迹了。但认真说起来,为什么会下雨,你真的知道吗?
简单说,下雨是空气中的水蒸气上升过程中遇冷凝结成小水滴,小水滴不断汇聚,相互抱团,当重量超过空气能够承载的最大重量,就会形成降雨。
地形雨
就成因而言,若水蒸气是被冷空气抬升成雨叫锋面雨,若因地形抬升成雨叫地形雨,若因阳光强辐射上升成雨叫对流雨,若由海上的台风旋转上升成雨叫台风雨。
今年郑州发生的暴雨就属于地形雨。我国的东北、华北地区属于典型的温带季风性气候,夏季受到来自西太平洋的亚热带高压气流影响,高温多雨。这就是为啥夏天即便有风也是又湿又热的东南风。这几年,受到全球气候变暖的影响,来自太平洋的夏季风逐年加强,季风边界明显北移。这给华北地区带来了丰沛的雨水,甚至在华北和西北的交界处雨水也在逐年增加。今年六七月份,来自太平洋的暖湿气流又恰好遇上了台风“烟花”,这股加强版暖湿气流在北移过程中一路来到太行山脚下,被迫抬升形成强降雨。
郑州的地形
郑州的西北是太行山脉,太行山平均海拔超过一千两百米,而郑州平均海拔只有一百多米。海拔相差悬殊,极易形成地形雨,而这次的暖湿气流又是加强版。据统计,从7月17日晚8时到20日晚8时,郑州的降雨量达到了617.1mm,这三天的降雨量相当于郑州年均降雨量。一年的雨三天就下完了。雨势最大的时段,创造了一小时201.9mm的记录,按此粗略估算,相当于把103个西湖的水在一个小时内倒进了郑州市!
暴雨过后
这样,理论上的一个大气循环就变成了两个。当然,北纬30度的副热带高气压和北纬60度的副极低低气压之间同样会因为气压差而形成一个大气环流。
暴雨过后
好在,建国后陆续加固了黄河沿岸。降雨可能会成灾,但黄河绝不会泛滥。
降雨有两个必要条件:温差和水汽。温差促使大气循环流动;大气中水汽的多少则直接决定了降雨量的多少。那么,温差是如何造成全球性的大气环流的呢?这是个挺有意思的问题,寻找这个问题的答案是一项考验空间想象力的探索过程。
温度远不是想象中的那么简单,比如高山海拔高,距离太阳更近,理论上似乎应该更暖和,但事实却恰好相反。位于赤道附近的非洲第一高峰乞力马扎罗山海拔5892米,但山顶温度却比山脚低了近30℃。赤道炎热,却不妨碍乞力马扎罗山顶白雪皑皑。
乞力马扎罗山白雪皑皑
这与太阳辐射有关,太阳辐射产生的热量被地面吸收,地面再把热量辐射到空气中,于是,我们感受到了温度。简要说,地表温度的热源主要是地面热辐射,而并非太阳的直接辐射,山顶因为距地面远,空气稀薄,受地面辐射影响减弱,温度自然比山脚要低。
上面的气流忽略了一个重要因素:地球自转。由于地球自传存在偏向力,赤道高空的暖空气在向北流动的过程中会逐渐向右偏移,最终在北纬30度附近与纬线平行不再往北走,同时,一路上由于温度逐渐降低,空气逐渐下沉,在地表形成副热带高气压;北极地表的冷空气在向南流动的过程中一样会发生偏移,最终在北纬60度附近与纬线平行不再往南走,同时,一路上因为温度渐渐升高,空气渐渐上升,在地表形成副极地低气压。
三圈环流
由于陆地和海洋之间的比热容不同,现实中的大气环流要比上面分析的情况要复杂得多。有了这些铺垫,理解华北下雨就容易多了。华北处于副热带高气压和副极地低气压之间,夏季受来自西太平洋的季风影响,炎热多雨,加上台风影响,雨水格外足!
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