三、大氣降水

從云中降落到地面上的液態(tài)水或固態(tài)水，統(tǒng)稱為大氣降水，包括雨、雪、霰、冰雹等。

(一)降水類型

降水的類型可按不同方式進(jìn)行劃分。若按降水的物態(tài)，可分為雨、雪、霰、雹等；按降水的性質(zhì)，可分為連續(xù)性降水、陣性降水和毛毛雨；按降水的強(qiáng)度，可分為小雨—特大暴雨，小雪—大雪。這里主要介紹降水的成因分類，按降水形成的原因可分為對(duì)流雨、地形雨、鋒面雨、氣旋雨和臺(tái)風(fēng)雨等。

1.對(duì)流雨

近地面氣層強(qiáng)烈受熱，引起近地面空氣急劇上升，絕熱冷卻迅速達(dá)到水汽飽和所形成的降水，稱對(duì)流雨。這類降水多以暴雨形式出現(xiàn)，并常伴有雷電現(xiàn)象，故又稱熱雷雨。在赤道地區(qū)，全年以對(duì)流雨為主，我國則在夏季常見。

2.地形雨

暖濕氣流在移行過程中，遇到較高的山地，被迫在迎風(fēng)坡抬升、絕熱冷卻而形成的降水，稱地形雨。在山的迎風(fēng)坡常形成多雨中心，而山的背風(fēng)坡因水汽早已凝結(jié)降落，且下沉增溫，將發(fā)生焚風(fēng)效應(yīng)，降水很少，形成雨影區(qū)(見圖7-16)。世界年降水量最多的地方基本上都與地形雨有關(guān)。如印度的乞拉朋齊，年平均降水量為12665mm，絕對(duì)最高年降水量為26461mm。

圖7-16　地形雨和焚風(fēng)

3.氣旋雨

氣旋中心氣壓低，空氣輻合上升絕熱冷卻凝結(jié)成雨，稱氣旋雨。氣旋的規(guī)模較大，因此產(chǎn)生降水的范圍較廣，降水時(shí)間也較長。

4.鋒面雨

冷暖氣團(tuán)相接觸，暖濕氣流沿鋒面抬升冷卻，到凝結(jié)高度便產(chǎn)生云雨，稱鋒面雨。其特點(diǎn)類似氣旋雨，降水范圍廣，持續(xù)時(shí)間長。溫帶地區(qū)，鋒面雨占有重要地位。

5.臺(tái)風(fēng)雨

臺(tái)風(fēng)是產(chǎn)生于熱帶海洋上的一種大型空氣旋渦。臺(tái)風(fēng)中心氣壓很低，氣流螺旋式強(qiáng)烈上升，產(chǎn)生高聳的云墻和狂風(fēng)暴雨，稱臺(tái)風(fēng)雨。我國東南沿海地區(qū)，常遭臺(tái)風(fēng)侵襲。臺(tái)風(fēng)雨和對(duì)流雨的性質(zhì)比較近似，但對(duì)流雨較普遍且一般強(qiáng)度較弱，范圍較小，臺(tái)風(fēng)擾動(dòng)劇烈且范圍很大，半徑可達(dá)數(shù)百千米。臺(tái)風(fēng)雨的產(chǎn)生僅限于夏、秋兩季，有時(shí)可造成災(zāi)害。

(二)降水變化

1.降水強(qiáng)度

從云中降到地面的液態(tài)水和固態(tài)水，未經(jīng)滲透、蒸發(fā)和流失而在水平面上積聚的水層深度(或厚度)，稱為降水量，以毫米(mm)為單位。不同時(shí)間的降水量，常表示為日、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(shí)間是指一次降水過程從開始到結(jié)束持續(xù)的時(shí)間，用日、時(shí)、分表示。

單位時(shí)間內(nèi)的降水量稱為降水強(qiáng)度。通常取10分鐘、1小時(shí)或24小時(shí)時(shí)間內(nèi)的降水量作為劃定降水強(qiáng)度的指標(biāo)，也可依部門需要而定。降水強(qiáng)度是水利、交通和建筑工程等設(shè)計(jì)的依據(jù)之一，具體表達(dá)式為：

時(shí)間降水強(qiáng)度=該時(shí)段內(nèi)降水量(mm)/歷時(shí)(分或時(shí)、日)

最大降水強(qiáng)度=每場雨歷時(shí)最大降水量(mm)/歷時(shí)(分或時(shí)、日)中央氣象臺(tái)將降水強(qiáng)度劃分為七個(gè)等級(jí)(見表7-4)。大暴雨的日降水量一般達(dá)100～200mm，特大暴雨的日降水量達(dá)200mm以上。一般臺(tái)風(fēng)雨24小時(shí)降水總量多在300mm以上。如1975年8月河南省泌陽縣林莊地區(qū)的特大暴雨，三天降水量達(dá)1605mm，為多年平均降水量的2倍以上，造成特大洪災(zāi)。

表7-4　降水強(qiáng)度等級(jí)

2.降水的日變化

降水的日變化在很大程度上受地方條件制約，可大致分為兩大類型：

(1)大陸型。中緯度大陸性氣候條件下，降水的特點(diǎn)是有兩個(gè)最大值，分別出現(xiàn)在午后和清晨；兩個(gè)最小值，分別出現(xiàn)在夜間和午前。這是因?yàn)槲绾笊仙龤饬髯顬閺?qiáng)盛，多對(duì)流雨；清晨，則相對(duì)濕度最大，云層較低，稍經(jīng)擾動(dòng)即可降雨。午夜前后，氣溫直減率小，氣層穩(wěn)定，降水機(jī)會(huì)少；上午8～10時(shí)左右，相對(duì)濕度已沒有早晨大，對(duì)流未達(dá)到最盛，所以降水的可能性亦小。

(2)海洋或海岸型。其特點(diǎn)是一天只有一個(gè)最大值，出現(xiàn)在清晨，一個(gè)最小值，出現(xiàn)在午后。因?yàn)槲绾蠛Ｃ鏈囟鹊陀跉鉁兀髿獾蛯臃€(wěn)定，難以形成云雨；夜間，海面溫度高于氣溫，大氣不穩(wěn)定，易促使對(duì)流發(fā)展，產(chǎn)生云雨。

3.降水的季節(jié)變化

降水季節(jié)變化因緯度、海陸位置、大氣環(huán)流等因素而不同。赤道附近地區(qū)，降水全年分配比較均勻，但在春分、秋分月份相對(duì)較多。北半球溫帶大陸西岸，降水全年分布均勻；而大陸東岸降水則主要集中于夏季；地中海區(qū)域，降水主要集中在冬季；而同緯度的大陸東岸則主要集中在夏季。我國東部，降水集中在夏季，而且，南方雨季長，北方雨季短。雨季愈短，夏雨愈集中。如廣州夏季降水量占全年降水總量的46.5％，冬季占9％。北京夏季降水量占全年的75％，冬季只占1.7％。降水的季節(jié)分配對(duì)水資源的有效利用有重大影響。

全球降水的年內(nèi)變化大致可分為：赤道型、海洋型、夏雨型、冬雨型四種類型。

(1)赤道型。南北緯10°以內(nèi)的赤道地區(qū)，春秋分前后，太陽直射，對(duì)流旺盛，降水較多，冬、夏至期間，太陽高度小，對(duì)流減弱，降水較少。

(2)海洋型。中緯度大陸西岸海洋性氣候地區(qū)，常年受來自海洋的暖濕西風(fēng)氣流影響，低緯度的大陸東岸及海島，常年受來自海洋的信風(fēng)影響，年內(nèi)降水量分配均勻。

(3)夏雨型。中緯度大陸和季風(fēng)氣候區(qū)，夏季熱對(duì)流和受來自低緯暖濕海洋的夏季風(fēng)影響，夏季降水豐沛，冬季降水稀少。

(4)冬雨型。南北緯30°～40°的大陸西岸地區(qū)，受西風(fēng)和副熱帶高壓交替控制，冬季有大量降水，夏季炎熱干旱。

4.降水變率

降水量的年際變化，通常用降水變率來表示。

降水變率(C_v)是各年降水量的距平數(shù)與多年平均降水量之比的百分?jǐn)?shù)。其關(guān)系式為

C_v=(距平數(shù)/平均數(shù))×100％

式中：平均數(shù)為某地多年平均降水量；距平數(shù)為當(dāng)年降水量與多年平均降水量之間的差值，用平均距平數(shù)計(jì)算就得出平均變率。如廬山多年平均降水量為1833.5mm，多年平均距平數(shù)為288.7mm，平均降水變率為16％。

降水變率表征某一地區(qū)降水的穩(wěn)定性與可靠性。變率愈小，表明年際間降水量愈接近平均數(shù)，穩(wěn)定性和可靠性大；相反表示降水愈不穩(wěn)定，其可靠性小。一般沿海多雨區(qū)的降水變率小，各年降水量較接近多年平均數(shù)。內(nèi)陸少雨區(qū)降水變率大，各年降水不是多便是少，穩(wěn)定性差，可靠性小。我國降水變率基本上是南方小于北方，沿海小于內(nèi)陸，西南季風(fēng)區(qū)小于東亞季風(fēng)區(qū)。一般長江以南在20％左右，黃淮之間為20％～30％，華北達(dá)30％，西北內(nèi)陸超過40％，吐魯番接近60％，為全國降水變率最大之地，西南季風(fēng)區(qū)最小僅10％左右，青藏高原為10％～20％。降水變率對(duì)降水量稀少的大陸內(nèi)部干旱地區(qū)已無實(shí)際意義。

(三)降水地理分布

全球降水的地理分布受地理緯度、海陸位置、大氣環(huán)流、地形等多種因素的影響。世界年降水量分布總的特點(diǎn)是低緯度地區(qū)降水量多，高緯度地區(qū)降水量少，但各緯度帶降水量很不均勻，全球降水大致分為以下四個(gè)基本降水帶。

1.赤道多雨帶

赤道及其兩側(cè)海面遼闊，太陽終年接近直射，蒸發(fā)強(qiáng)，對(duì)流旺盛，是全球降水量最多的地帶，年降水量一般為2000～3000mm，個(gè)別地區(qū)和山地迎風(fēng)坡可達(dá)3000～4000mm，甚至更大，如哥倫比亞中部的阿諾利(7°N)年降水量為7139mm。

2.副熱帶少雨帶

受副熱帶高壓控制，年降水量一般不足500mm，尤其大陸西岸與大陸內(nèi)部有些地方只有100～300mm，為荒漠相對(duì)集中地。但本帶受季風(fēng)環(huán)流和地形等影響，少數(shù)地區(qū)降水量十分豐富。如喜馬拉雅山南麓迎風(fēng)坡上的乞拉朋齊(25°N)年平均降水量高達(dá)12665mm，1860年8月～1861年7月的年降水量為26461mm，是全球年降水的最高值區(qū)。我國東南沿海一帶，因受東亞季風(fēng)和臺(tái)風(fēng)影響，以季風(fēng)雨和氣旋(臺(tái)風(fēng))雨為主，年降水量通常在1500mm左右。

3.溫帶多雨帶

西風(fēng)帶控制的中緯度地區(qū)，受鋒面活動(dòng)影響，年降水量一般在500～1000mm。大陸西岸終年受來自海洋的暖濕西風(fēng)氣流影響，鋒面氣旋活動(dòng)頻繁，降水量較多，大陸東岸受季風(fēng)影響，降水量也較多，但西岸比東岸降水更豐富。如智利西海岸(42°S～54°S)年降水量達(dá)3000～5000mm。

4.極地少雨帶

受極地高壓控制，氣溫很低，蒸發(fā)微弱，年降水量一般低于300mm。

某地區(qū)的年降水量多少與濕潤程度是兩種概念。該地的濕潤系數(shù)(K)為年降水量(R)與蒸發(fā)量(E)之比，K=R/E。若K≥1，多為濕潤地區(qū)；若K＜1為半濕潤、半干旱或干旱地區(qū)。如赤道帶屬濕潤地區(qū)，副熱帶屬半干旱、干旱地區(qū)，高緯地帶水汽含量不算多，卻因氣溫低、蒸發(fā)微弱反為濕潤、較濕潤地區(qū)。