第七章 大型降水天气过程 [兼容模式]

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1、第七章大型降水天气过程DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity2011.06.23北京暴雨2012.07.21-22北京暴雨第七章大型降水天气过程第节降形成条件第一节降水形成的条件DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity一、降水形成的基本条件？1、水汽条件：区域内要有一定的水汽含量或者有水汽从源地输送到降水地区。这是降水形成的物质条件。2、上升运动：降水地区要有上升运动，上升冷却造成凝结成云或水滴，成云致雨。3、云滴增大为雨滴的微物理过程

2、（云物理条件）：刚凝结的水滴比较小，漂浮在空中，这就是云，云滴要增大上万倍，才能变成大气托不住而降落的雨滴。云滴增大成为雨滴有两种方式：①冰晶效应：过冷水滴与冰晶同时并存，由于冰晶的饱和水汽压小于水滴的饱和水汽压，致使水滴蒸发并向冰晶上凝华，使得云滴迅速成长为雨滴。②云滴的碰并：当云层较厚时，云中含水量较大并有一定的扰动时，有利于云滴的碰撞合并致使云滴增大形成降水。中高纬度以冰晶效应为主，热带以碰并效应为主。云滴增长的条件取决于云层厚度，而云层厚度又决定于水汽和垂直运动条件。水汽供应越充分，则云底高度越低，垂直运动越强，云顶高度越高，故云的厚度

3、越厚。所以在降水预报中，通常只需分析水汽和垂直运动条件。二、我国水汽的源地和水汽输送我国的主要水汽源地是近海和附近洋面，具体有渤海、黄海、东海、南海、西太平洋、北印度洋、孟加拉湾、甚至北冰洋（新疆北部的雪灾）。1、冬季的水汽输送主要来自南支槽前的西南气流，以及黄海、渤海的洄流。这是因为冷高压中心东移出海，含有水汽的东北或偏东气流由海上吹向陆地，由此而形成较厚的云系并产生降雨；这种天气叫回流天气2、夏季的水汽输送多为夏季风，主要来自于从热带洋面上的暖湿海风。也就是西南季风、东南季风、偏南季风等。由于夏季来源自热带洋面的水汽输送比冬季要大的多，所以

4、夏季降水远大于冬季。三、水汽条件的判断（一）水汽含量：当地的水汽含量必然是水汽的基础条件，表现水汽含量的要素有：露点、温度露点差、比湿。1、比湿单位空气质量中的水汽含量，单位：g/kg。科研中常用比湿考察当地的水汽条件。10g/kg即可达到降暴雨的水汽条件（高湿条件）。2、相对湿度指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。或湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比。90%为高湿，接近饱和；50%以下人感觉比较舒适。3、露点、温度露点差1）气愈低气温愈低，饱水饱和水汽汽就压就愈愈小。所以对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度

5、，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点。2）某一时刻的气温和露点温度之差即温度露点差，可表示相对湿度。天气图上直接用露点，也就是降温到饱和的温度，饱和时的湿度是一种绝对湿度。而用温度露点差作为相对湿度的表示，如果温度露点差小于2℃就作为饱和区，只要有上升运动，降水就大。温度露点差在5℃以下为湿区，有上升运动就有明显降水。温度露点差为10℃以上时，为干区，可以形成云，但很难有雨。（二）水汽输送：1、水汽通量垂直于风矢量的单位截面单位时间的水汽流量。1ps计算公式为：Q=⋅∫Vqdpgpt上式中，g为重力加速度，V为该单位气柱各

6、层大气的风速矢量，P为大气柱上边界气压，实算常实际计算中常取300thPa，P为地面气压。（Q的单位：kg·m-1·s-1）S2、水汽通量散度单位时间单位体积内水汽的辐合量。1pt计算公式为：∇⋅=QQq∫∇⋅()Vqdppgps（三）对降水量的估计：1、用当地上空水汽含量来估计，也就是计算所有水汽都凝结成降水的雨量。∞1p0I=∫0ρqdz=∫0qdpg但是，①此方法并未估计到输送到本地的水汽输送量，往往无法估算出大到暴雨的情况。②本地的水汽也未必可以完全成云致雨。（不甚合理）2、用水汽通量的积分来估算降雨量。24s∞I=∫∫∫ρqdzdsd

7、t000此方法往往过度估计降水量。原因是未考虑水汽输出本地的量。3、用水汽通量散度积分来估算降雨量。∞r1p0r10rI=D=∫0−∇(ρq⋅V)dz=∫0−∇(q⋅V)dp=∫p∇(q⋅V)dpgg0此方法较科学。四、垂直运动的分析1、垂直运动与天气的关系最密切。①上升运动带来阴雨天气，下沉运动带来晴好天气。②如果水汽含量和水汽输送都非常充分，那么降水量可以与上升运动的速度成正比。a)这是因为上升运动越强烈，凝结就越充分，碰并也越强烈，b)上升运动会托住下降的小水滴，让小水滴充分的合并变大，形成大强度降水。2、上升升种运动种类类：①大低压辐合

8、上升运动，上升速度约为10厘米/秒，降水强度为1毫米。小到中雨。（降水强度是一小时的降水量。降水等级是一天的降水量。）②锋面抬升运动，上升运动和降水强