第五节 降水影响因素及我国降水概况
一、影响降水的因素
影响降水及其时空分布的因素主要有地理位置、台风或气旋路径等气象因子,另外还与地形、森林、水体及人类活动因素有关。研究对降水的影响因素,有利于掌握降雨特性,判断降雨观测资料的合理性和可靠性。
1.地理位置
在低纬度地区,由于气温高、蒸发量大、空气中的水汽含量高,所以降雨就多。地球上大约有2/3的雨量是降落在南纬30度到北纬30度之间的地区,以赤道附近为最多,逐渐向两极递减。
在沿海地区,因空气中水汽含量也较高,一般雨量较丰沛,愈向内地雨量愈小。例如青岛的多年平均降水量为646mm,济南为621mm,西安为566mm,到兰州只有326mm。又如华北的降水量明显地少于华南的降水量。
2.台风和气旋路径
我国的东南沿海常常受台风侵袭产生大量降水。台风自东南沿海登陆以后,有时可深入到江汉平原,甚至北上,再经华北转向东入海。台风经过的地方,常常带来较多的降雨量。
西藏高原使西风环流受阻,一般会分成南北两支,在中国的西南部最易产生波动,从而导致气旋向东移动,并在春夏之间经江淮平原入海而形成梅雨。7、8月间锋面北移,气旋常常在渭河一带形成,并经华北平原入海,在气旋经过的地方,雨量就较丰沛。
夏季近地面空气层的对流作用强烈,常常会导致热雷雨,这在南方气温高的地方发生较多。地势较低而平坦地区的气温比山地高,因而也容易发生热雷雨。
3.地形
地形对降雨的直接影响是地形具有强迫气流抬升的作用,从而使降雨量增加。增加的程度与空气中水汽含量多少及地形变化有关。研究表明,有些地区多年平均降雨量与地面高程有密切的关系,东南沿海地区的增率显著高于西北内陆地区。地形坡度愈陡,对气流的抬升作用愈强烈,在水汽含量相同的情况下,降雨量增加的就愈多。但有时也会出现当降雨量随高程的变化达到一定程度后,降雨量反而有减少的现象。这是因为致雨云层距地面的高度一般为100~200m,当山脉较低时,其对致雨云的阻拦作用较小,地形对降雨的影响不明显。但当山脉较高时,由于对致雨云的阻拦作用大,地形对降雨的影响显著。而在山顶附近,气流又变得畅通起来,地形的阻拦作用又会减弱,因此对降雨的影响反而又减小。
山脉的缺口(即山口)和海峡,一般是气流的通道。在这些地区,气流不受阻挡,运动速度加快,因此在这些地方的降雨机会就减少。例如,台湾海峡和琼州海峡两侧雨量的减少就较明显。阴山山脉与贺兰山山脉之间的大缺口也使得鄂尔多斯和陕北高原的雨量减少。
4.森林
森林对降水的影响,至今还没有一致的结论。当低空气流经过林区时,森林可减小气流运动速度,有利于气流辐合上升而产生冷却,因而有助于增加降水。但也有人认为森林对降水影响不大,甚至还会减少降水。研究结论的不一致,主要是由于实测资料往往受到地区的代表性、观测条件、观测精度等因素的影响。森林对降水影响肯定是存在的,至于影响的程度还有待进一步研究,这种影响主要与森林面积大小、林冠厚度、密度、树种、林型、树龄等有关。多数研究认为,森林会增加降水量,但其增加量一般不会超过年降水量的10%。
5.水体
在江河湖面的上空,由于气流阻力小而加速运动,减小了降水的机会。温暖季节,水面上空可能存有逆温现象,空气不易上升,也不易降雨。海洋暖流所经之处,由于地面上空气团不稳定,则有利于降水。在水体迎风面的岸边地带,当气流自水面吹向陆地时,因地面阻力较大,风速减小,加之热力条件不同,容易造成上升运动,促使降水增加。
6.人类活动
人类活动一般是通过改变下垫面条件而间接影响降水。例如,植树造林或大规模砍伐森林、修建水库、农业灌溉等。尤其是城市化对降水影响,由于城区具有“热岛”效应,主要表现为城市的增雨作用,其影响程度则视城市的规模与当地气候条件而定。近些年来,人工增雨活动频繁,一般是使用飞机、火箭或大炮将碘化银发射到高空增加云层而增雨。
二、我国降水量的时空分布
1.时间分布
(1)年内分布。我国大部分地区的年降水量在季节上分配不均,主要集中在夏季。长江以南主雨季较长,3~7月的雨量约占全年雨量的60%左右;华北和东北地区,主雨季在6~9月,其雨量约占全年总雨量的70%~80%,甚至更多,其中华北雨季更短,大部分降雨量集中在7~8月;其他地区,也明显地表现出夏季各月的降雨量大大超过冬季各月的降水量。
降水的年内变化除用百分数表示外,还可以用不均匀性系数来描述:
式中:Ki为各月降雨量与年降雨量的比值。
(2)年际分布。我国降雨量的年际变化也很大,而且时常发生连续丰水年和连续枯水年的现象。年降水量越小的地区,年际变化越大。降水量的年际变化可以用变差系数CV描述,也可以用极值比表示,即K=xmax/xmin。式中,xmax为最大年降水量,xmin为最小年降水量。西北地区的K值可达8以上,华北为3~6,东北为3~4,南方一般为2~3,西南在2左右。月降水量的年际变化更大,有的地区汛期最大一个月的降水量是其他年份同月的几倍、几十倍甚至百倍以上。
2.空间分布
降雨量的空间分布是指地区分布。我国降雨量的地区分布,总的趋势是从东南向西北递减。全国多年平均降水量是650mm左右,低于全球陆地多年平均降水量800mm,也低于亚洲陆地多年平均降水量740mm。通常根据我国各地区年降水量的多少,划分为5个水分分布带,如表4-3所示。
表4-3 我国水分分布带的划分
注 干旱指数为年蒸发能力(水面蒸发量)与年降水量的比值。
三、我国暴雨分布概况
我国是暴雨频发的国家,暴雨分布受季风环流、地理位置、台风路径、地形条件的影响十分显著。不同的地理条件和气候区,暴雨类型、强度、持续时间及发生季节都不同。
每年一般在4~6月份,东亚季风初登大陆,大暴雨主要出现在长江以南地区,是华南前汛期和江南梅雨期暴雨出现的季节,而且暴雨量级明显具有从南向北递减的趋势。华南沿海出现的特大暴雨,大多是锋面和低空急流作用的产物,沿海山地和南岭山脉对大暴雨的分布有明显的影响。江淮梅雨期暴雨多为静止锋、涡切变型暴雨,降水持续时间长,但强度相对较小。两湖盆地四周山地的迎风坡是梅雨期暴雨量相对高值区,而南岭以北和武夷山以东的背风坡则为相对低值区,江南丘陵地区的大暴雨量级明显比华南地区小。
进入7、8月份,西南和东南季风最为盛行,随着西太平洋副热带高压的北抬西伸,江南梅雨期宣告结束,大暴雨移至川西、华北一带,东南沿海多台风暴雨。这一时期,大暴雨分布范围比较广,苏北、华南、黄河流域的太行山前、伏牛山东麓都出现过特大暴雨。个别年份台风深入内陆,或在转向北上的过程中,受高压阻挡而停滞少动或在当地打转,若再遇中纬度冷锋、低槽等天气系统的影响以及地形抬升作用,常形成特大暴雨。例如著名的75.8暴雨,在1975年8月5至7日,7503号台风在福建省登陆后深入到河南,由于在台风北面有一高压区,使台风在驻马店地区停滞徘徊达20多小时之久。林庄站24h雨量达1060.3mm,其中6h雨量就高达830.1mm,是我国大陆降雨强度最大记录。四川西部和东北部、华中、华北一带在此期间常常受到西南涡的影响,也发生过多次特大暴雨。例如63.8大暴雨,在1963年8月2至8日,华北海河流域受到3次低涡影响,在太行山东麓山区造成连降七昼夜的的大暴雨。獐么站降雨量达2051mm,其中最大24h降雨量达950mm。在7、8月份,北方黄土高原及其它干旱地区,夏季受东移低涡、低槽等天气系统的影响,也时常出现历时短、强度大、但范围较小的强雷暴雨。例如77.8暴雨,在1977年8月1日,在内蒙与陕西交界处的乌审召发生过强雷暴雨,有4处在8~10h内降雨量超过1000mm,最大点雨量超过1400mm,实属世界罕见。
到了9~11月份,北方冷空气活动增强,雨区南移,在东南沿海、海南及台湾一带受台风和冷空气南下影响,时常出现大暴雨。例如台湾的火烧寮在1967年10月17至19日曾出现24h降雨量达1672mm、3d降雨量达2749mm的特大暴雨,是我国历史上的最大记录。