降水

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降水(外文名:Precipitation)是指大气中任何一种形式的水的降落。气流上升过程中产生动力冷却是形成降水的主要条件,而气流中的水汽含量及冷却程度则决定着降水强度和降水量的大小。 降水是指大气中任何一种形式的水的降落。例如雨、雪、雨夹雪、冰雹。降水代表了水蒸气从空气中以固体或液体形式重新分布到地球表面的过程。与水文循环的其他阶段相比,降水相对容易测量。 降水的形成主要是由于地面暖湿气团在各种...

降水(外文名:Precipitation)是指大气中任何一种形式的水的降落。气流上升过程中产生动力冷却是形成降水的主要条件,而气流中的水汽含量及冷却程度则决定着降水强度和降水量的大小。

定义

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降水是指大气中任何一种形式的水的降落。例如雨、雪、雨夹雪、冰雹。降水代表了水蒸气从空气中以固体或液体形式重新分布到地球表面的过程。与水文循环的其他阶段相比,降水相对容易测量。

成因

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降水的形成主要是由于地面暖湿气团在各种因素的影响下升入高空,在上升过程中产生动力冷却使温度下降,当温度达到露点(即空气中水汽达到饱和时的温度)以下时,气团中的水汽便凝结成水滴或冰晶,这就形成云;云中的水滴或冰晶由于水汽继续凝结及相互碰撞合并,不断凝聚增大,当其重量超过上升气流顶托力时,在重力作用下就形成降水。由此可知,气流上升过程中产生动力冷却是形成降水的主要条件,而气流中的水汽含量及冷却程度则决定着降水强度和降水量的大小。

影响因素

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空气湿度

赤道一些地区丰沛的降雨主要是源于湿度大的空气吹过赤道地区上空。赤道地区海洋表面的温度高,导致蒸发的水分大,盛行风将湿度大的空气吹过赤道地区上空。陆地表面接受太阳光后温度会升高,加热陆地上空的空气,从而使湿润空气上升。随着空气的上升,温度开始下降,空气的持水能力也在下降(冷空气的持水能力小于暖空气)。当空气达到饱和点以后,就再也不能保持多一点的水分,于是,水就从云端以降水的形式被释放出来。空气最终还要从赤道两边南回归线和北回归线附近的地方返回地球(分别是北纬23.5度和南纬23.5度),到那时候,空气中的水分大部分都以降水的形式回到了地球,干空气也要返回赤道。这种干空气对海洋的生物几乎没有影响,但是对陆地会产生影响,由于缺乏水分,形成了一些热带大沙漠,比如撒哈拉沙漠。

位置

空气如果在大陆上空长时间流动就会变得干燥。在大陆迎风(风吹来的一边)海岸的附近,降雨就丰沛。在温带地区,大陆内地通常很干旱,因为这些地方远离海洋,而海洋能补充空气中水分的含量。

地形

高山迫使空气上升,并去除湿润空气中的水分。随着高度抬升,空气开始变冷,形成云,然后形成降水,降水主要是降在迎风的山坡。随着空气在山的另一边下降,它的温度升高,因此减小了空气中剩余水分形成降水的机会。这种情况发生在北美西海岸,降雨落在靠近海岸的西山坡,背离盛行风的另一端山坡上的干旱土地。

种类

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根据物理特征分类

降水根据其不同的物理特征可分为液态降水和固态降水。液态降水有毛毛雨、雨、雷阵雨、冻雨、阵雨等;固态降水有雪、雹、霰等;还有液态固态混合型降水,如雨夹雪等。

根据降水量分类

名称

特征

名称

特征

小雨

雨点清晰可见,无漂浮现象,下地不四溅,洼地积水很慢,屋上雨声微弱,屋檐只有滴水,12小时内降水量小于5毫米或24小时内降水量小于10毫米的降水过程

小雪

12小时内降雪量小于1毫米(折合为融化后的雨水量,下同)或24小时内降雪量小于2.5毫米的降雪过程

中雨

雨落如线,雨滴不易分辨,落硬地四溅,洼地积水较快,屋顶有沙沙雨声,12小时内降水量5-15毫米或24小时内降水量10-25毫米的降雨过程

中雪

12小时内降雪量1-3毫米或24小时内降雪量2.5-5毫米或积雪深度达3厘米的降雪过程

大雨

雨降如倾盆,模糊成片,洼地积水极快,屋顶有哔哔雨声,12小时内降水量15-30毫米或24小时内降水量25-50毫米的降雨过程

大雪

12小时内降雪量3-6毫米或24小时内降雪量5-10毫米或积雪深度达5厘米的降雪过程

暴雨

凡24小时内降水量超过50毫米的降雨过程统称为暴雨

暴雪

12小时内降雪量大于6毫米或24小时内降雪量大于10毫米或积雪深度大于8厘米的降雪过程

注:表格参考资料

根据气流上升的特点分类

对流雨

由于近地面气层强烈受热,造成不稳定的对流运动,使气块强烈上升,气温急剧下降,水汽迅速达到过饱和而产生降水,称其为对流雨。对流雨常以暴雨形式出现,并伴随雷电现象,故又称热雷雨。从全球范围来说,赤道地区全年以对流雨为主,中国通常只见于夏季。

地形雨

暖湿气流运动中受到较高的山地阻碍被迫抬升而绝热冷却,当达到凝结高度时,便产生凝结降水,也就是地形雨。地形雨多发生在山地的迎风坡。在背风的一侧,因越过山顶的气流中水汽含量已大为减少,加之气流越山下沉而绝热增温,以致气温增高,所以背风一侧降水很少,形成雨影区。

锋面雨

当两种物理性质不同的气团相接触时,暖湿气流交界面上升而绝热冷却,达到凝结高度时便产生降水,称其为锋面雨。锋面雨一般具有雨区广、持续时间长的特点。在温带地区,包括中国绝大部分地区,锋面雨占有重要地位。

世界之最

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地球上最干旱的地区之一是智利的阿塔卡马沙漠(Atacama Desert),平均年降水量只有0.05厘米。而夏威夷的瓦埃莱尔山(Mount. Waialeale)则是世界上最湿的地方,平均年降水量为1200厘米。

降水要素

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降水(总)量

对某一测点而言指一定口径承雨面积上的降水深度,也可以指某一面积上一次降水的总量,单位以

、亿

计或以降水深度

表示。

降水历时与降水时间

降水历时是指一场降水自始至终所经历的时间。降水时间是指对应于某一降水量而言,其时间长短通常是人为划定的(如1

,3

,6

,24

或1

,3

,7

等),在此时段内并不意味着连续地降水。

降雨强度

降雨强度简称雨强,是指单位时间内的降水量,以

计。

降水面积

降水面积即降水所笼罩的面积,以

计。

降水特征的表示方法

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降水量过程线

以一定时段(时、日、月或年)为单位所表示的降水量在时间上的变化过程,可用曲线或直方图表示。它是分析流域产流、汇流与洪水的最基本资料,但此曲线图只包含有降雨强度、降水时间,而不包含降水面积。此外,如果用较长时间为单位,由于时段内降水可能时断时续,过程线往往不能反映降水的真实过程。

降水

降水量过程线

降水量累积曲线

此曲线以时间为横坐标,纵坐标代表自降水开始到各时刻降水量的累积值,自记雨量计记录在纸上的曲线,即是降水量累积曲线。曲线上每个时段的平均坡度为各时段内的平均降水强度

。如果所取的时段很短,即

,则可得出瞬时雨强

降水

气温和降水量累积曲线

降水特性综合曲线

强度-历时曲线

曲线绘制方法是根据一场降水的记录,统计其不同历时内最大的平均雨强,而后以雨强为纵坐标,历时为横坐标,点绘而成。同一场降雨过程中雨强与历时之间成反比关系。即历时愈短,雨强愈高。此曲线用经验公式表示为

,其中

表示降水历时,单位为

表示暴雨参数,又称雨力,相当于

的雨强;

表示相应历时的降水平均强度,单位为

降水

强度-历时曲线

平均雨深-面积曲线

反映同一场降水过程中,雨深与面积之间的对应关系曲线。一般规律是面积越大,平均雨深越小。曲线的绘制方法是,从等雨量线中心起,分别量取不同等雨量线所包围的面积及此面积内的平均雨深,点绘而成。

平均雨深-面积-历时曲线

曲线绘制的方法是,对某一场降水,分别选取不同历时(如1日、2日、……)的等雨量线,作出平均雨深-面积曲线并综合点绘于同一图上。其一般规律是,面积一定时,历时越长,平均雨深越大;历时一定时,面积越大,平均雨深越小。

等降水量线

在地图上把降水量相同的地方连接的线,或降水量相同的各点的连线,表示在图上,叫作等降水量线。等降水量线可以用来表示降水量的地理分布状况。

降水

等降水量线

流域平均雨量的计算方法

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算数平均法

当流域内雨量站分布较均匀,地形起伏变化不大时,可取流域内各站雨量的算术平均值作为流域平均雨量。计算公式为

,其中,

表示流域平均降雨量,单位为

表示各雨量站同时段内的降雨量,单位为

表示雨量站数。

等雨量线图法

当流域内雨量站分布较密时,也可作出等雨量线图,通过面积加权来计算流域平均降雨量,计算公式为

,其中

表示流域平均降雨量,单位为

表示雨量站数;

表示两条相邻的等雨量线之间的流域面积;

表示

面积上的平均雨深。

降水量的观测方法

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仪器观测

雨量器

雨量器的构造为上部一口径20

的漏斗,漏斗下面放储水瓶,用于收集雨水。设置时其上口一般距地面70

,器口保持水平。通常在每天8时与20时(两段制)观测两次降雨量。雨季增加观测段次,如4段制、8段制,雨大时还要加测。观测时用空的储水瓶换出,在室内用特制的取样量杯量出降雨量。当遇降雪时,将雨量筒的漏斗和储水瓶取出,仅留外筒,作为盛雪的器具。观测时,将带盖的外筒带至装置雨量筒的地点,调换外筒,并将筒盖盖在已用过的外筒上,拿回室内加温融化后计算降水深度。

降水

雨量器示意图

自记雨量计

称重式自记雨量计

这种仪器可以连续记录接雨杯上的以及储积在其内的降水质量。记录方式可以用机械发条装置或平衡锤系统,将全部降水量的质量如数记录下来,也能够记录雪、冰雹及雨雪混合降水。

虹吸式自记雨量计

虹吸式自记雨量计,雨水从盛雨器流入浮子室,浮子随注入雨水的增加而上升,并带动自记笔在附在时钟控制的转筒上的记录纸上画出曲线。当雨量达到10

时,浮子室内的水面升至虹吸管的顶端,浮子室内的水就通过虹吸管排至储水瓶。同时,自记笔亦下落至原点,然后再随着降雨量增加而上升,往复记录降雨过程。

降水

虹吸式自记雨量计示意图

自记雨量计记录纸上的雨量曲线,是累积曲线,纵坐标表示雨量,横坐标由自记钟驱动,表示时间。这种曲线既表示了雨量的大小,又表示了降雨过程的变化情况。曲线的坡度表示降雨强度。曲线的坡度表示降雨强度。虹吸式自记雨量计的分辨率为0.1

,降雨强度适用范围为0.01~4.0

翻斗式自记雨量计

翻斗式自记雨量计由感应器及信号记录器组成。观测时,雨水经盛雨器进入对称的小翻斗的一侧,当接满0.1

的降雨量时,小翻斗向一侧倾倒,水即注入储水箱内。同时,另一侧处于进水状态,当小翻斗倾倒一次即接通一次电路,向记录器输送一个脉冲信号,记录器控制自记笔将雨量记录下来。自记笔记录100次后,将自动从上到下落到自记纸的零线位置,再重新开始记录。翻斗式自记雨量计分辨率为0.1

,降雨强度适用于40

以内。自记雨量计记录可远传到控制中心的接收器内,实现有线远传和无线遥测。

降水

翻斗式自记雨量计示意图

雷达探测

气象雷达是利用雨、云、雪等对无线电波的反射现象来发现目标的。用于水文方面的雷达,有效范围一般是40-200

。雷达的回波可在雷达显示器上显示出来。不同形状的回波反映着不同性质的天气系统、云和降水等。根据雷达探测到的降水回波位置、移动方向、移动速度和变化趋势等资料,即可预报出探测范围内的降水量、降水强度及降水开始和终止时刻。

降水

气象雷达

气象卫星云图

气象卫星按其运行轨道分为极轨卫星和地球静止卫星。地球静止卫星发回的高分辨数字云图资料有两种:一种是可见光云图;另一种是红外云图。可见光云图的亮度反映云的反照率。反照率强的云,云图上的亮度大,颜色较白;反照率弱的云,亮度弱,色调灰暗。红外云图能反映云顶的温度和高度,云层的温度越高,云层的高度越低,发出的红外辐射就越强。在卫星云图上,一些天气系统也可以根据特征云形分辨出来。

降水

红外卫星云图

用卫星资料估计降水的方法很多,投入水文业务应用的是利用地球静止卫星短时间间隔的云图图像资料,再用某种模型估算。这种方法可以引入人-机交互系统,自动进行数据采集、云图识别、降水量计算、雨区移动预测等工作。

在水文年鉴中,一般都按站给出逐日降水量(使用日降水量资料,应注意查明其日分界)。此外,还有年内各种历时的最大降水量的统计成果。在汛期降水量摘录表中,会给出较详细的降水过程的资料。

中国降水的分布与特点

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分布

中国幅员广大,各地区自然地理有很大区别。年降水量、24

降水量和1

降水量在全国各地的分布很不均匀,具有明显的地区特点。

中国年降水量区域分布表

降水量

地区

年降水量大于1600毫米

包括中国台湾、福建、广东大部分、浙江、江西、湖南、广西、四川、云南及西藏的东南部。但福建东部沿海因受中国台湾的雨影效应,降水量在1400毫米以下

年降水量800-1600毫米

包括淮河、汉江以南的长江中下游地区和广西、贵州、四川大部分地区

年降水量400-800毫米

一般分布在淮河、汉江以北,大致包括秦岭山地、黄土高原、华北平原、东北平原以及大、小兴安岭山地、内蒙古高原东南边缘和山东丘陵等广大地区。青藏高原东南边缘地区也属于这一降水带

年降水量200-400毫米

包括内蒙古高原和青藏高原东部草原带,以及西北内陆地区的天山、阿尔泰山迎风坡低山地带。这是中国天然草场主要分布地区

年降水量200毫米以下

新疆、内蒙古西部、宁夏、甘肃、青海以及西藏北部等西北广大的内陆干旱地区。正常年降水量都在100毫米以下。塔里木盆地、柴达木盆地年降水量更少,在50毫米以下。位于塔克拉干沙漠东南边缘的且末,年平均降水量只有18.3毫米

注:表格参考资料

特点

东南多,西北少

中国的年降水量总体上是东南地区多,西北地区少。这主要是由距海洋远近和受夏季风的影响而形成的。影响中国的夏季风有两支,一支是来自低纬度太平洋的东南季风,另一支是来自赤道附近的印度洋的西南季风。这两支夏季风都是从低纬度的海洋上吹来,性质温暖、湿润。因此,它们所到之处降水普遍较多,是中国降水的主要来源。

降水

中国年降水量分布图

季节分布很不均匀

中国各地降水量季节分布很不均匀,全国大部分地方降水集中在5-10月。这个时间的降水量一般要占全年的80%左右。南方地区雨季开始早而结束晚,雨季较长;北方地区雨季开始晚而结束早,雨季较短。中国降水量的这种时间变化特征,与季风因锋面移动产生的雨带推移现象有关。

价值及影响

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降水是水文循环的重要环节,是地球上陆地各种水体的直接或间接的补给源。因此,降水量和降水特征对各种水体的水文特征和水文规律具有决定性的影响,而且由于降水资料较之其他水文要素较易直接观测,故在水文水资源分析计算、水文情报预报中,成为最直接的依据和输入项。此外,不同地方的降水量存在着很大不同,对生物的分布和种类有着重要的影响。

参考资料

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词条目录
  1. 定义
  2. 成因
  3. 影响因素
  4. 空气湿度
  5. 位置
  6. 地形
  7. 种类
  8. 根据物理特征分类
  9. 根据降水量分类
  10. 根据气流上升的特点分类
  11. 对流雨
  12. 地形雨
  13. 锋面雨
  14. 世界之最
  15. 降水要素
  16. 降水(总)量
  17. 降水历时与降水时间
  18. 降雨强度
  19. 降水面积
  20. 降水特征的表示方法
  21. 降水量过程线
  22. 降水量累积曲线
  23. 降水特性综合曲线
  24. 强度-历时曲线
  25. 平均雨深-面积曲线
  26. 平均雨深-面积-历时曲线
  27. 等降水量线
  28. 流域平均雨量的计算方法
  29. 算数平均法
  30. 等雨量线图法
  31. 降水量的观测方法
  32. 仪器观测
  33. 雨量器
  34. 自记雨量计
  35. 称重式自记雨量计
  36. 虹吸式自记雨量计
  37. 翻斗式自记雨量计
  38. 雷达探测
  39. 气象卫星云图
  40. 中国降水的分布与特点
  41. 分布
  42. 特点
  43. 东南多,西北少
  44. 季节分布很不均匀
  45. 价值及影响
  46. 参考资料

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