chater2第三节降水3~4.ppt

第四节第四节  降水（降水（precipitation）） l一、概念一、概念l     自然界的水是在不断的循环着，它们所处的位置大体上分三个自然界的水是在不断的循环着，它们所处的位置大体上分三个方面：空中、地表、和地下，各部分的水量相互交替运动着其方面：空中、地表、和地下，各部分的水量相互交替运动着其中中降水降水和和蒸发蒸发是水文循环中最活跃的因子是水文循环中最活跃的因子l降降水水是是指指液液态态或或固固态态的的水水汽汽凝凝结结物物，，从从天天空空下下降降至至地地面面而而成成的的液液态态水水或或固固态态水水的的现现象象降降水水是是气气象象要要素素之之一一，，也也是是水水循循环环中中重重要要的一个环节它既是水文要素，又是一种气象要素的一个环节它既是水文要素，又是一种气象要素降水的各种形态：降水的各种形态：降水的各种形态：降水的各种形态：l l①①①①   雨（雨（雨（雨（Rainfall)Rainfall)l从云中降落下来的液态水滴从云中降落下来的液态水滴,其直径一般为其直径一般为0.5～～6毫米小雨滴呈球形，直径在毫米小雨滴呈球形，直径在1毫毫米以上的雨滴呈扁球形，雨滴越大，形状越扁平。

米以上的雨滴呈扁球形，雨滴越大，形状越扁平l l②②②②   雪雪雪雪   (Snow)(Snow)l由较大的冰晶（即雪晶）组成雪晶一般大于由较大的冰晶（即雪晶）组成雪晶一般大于0.3 毫米，其基本形状为六角形毫米，其基本形状为六角形l l③③③③   霰霰霰霰   ( (GraupelGraupel) )l霰又称雪丸或软雹，是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒状固态降水直径约霰又称雪丸或软雹，是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒状固态降水直径约2～～5毫米，下降时常呈阵性，触及硬地时常反跳它是由各自冻结的小云滴组合在一起毫米，下降时常呈阵性，触及硬地时常反跳它是由各自冻结的小云滴组合在一起而成的，密度小而松脆易碎而成的，密度小而松脆易碎l l④④④④   雹雹雹雹   (Hail)(Hail)    又称冰雹或雹块，从对流云中产生的球状、锥状、椭球状或形状不规则的坚硬固态又称冰雹或雹块，从对流云中产生的球状、锥状、椭球状或形状不规则的坚硬固态降水降水二、降水的要素和表示方法二、降水的要素和表示方法l1、降水要素包括：、降水要素包括：l降水量（降水量（P）） l降水历时降水历时l降水强度（雨强降水强度（雨强i i）） l降水面积降水面积 l暴雨中心暴雨中心 l2、降水的表示方法、降水的表示方法l降水量过程线降水量过程线 l降水量累积曲线降水量累积曲线 l等雨量线等雨量线 l降水特性综合曲线降水特性综合曲线 ：：l强度强度————历时曲线历时曲线 l平均深度平均深度————面积曲线面积曲线 l雨深雨深——面积面积——历时曲线历时曲线1、时段平均雨强过、时段平均雨强过程线程线2、瞬时雨强过程线、瞬时雨强过程线3、累积雨量过程线、累积雨量过程线平均雨强：平均雨强：瞬时雨强：瞬时雨强：三、降水的形成和分类三、降水的形成和分类l1、、降水的成因：降水的成因：①①①① 大气中存在水分，即水汽大气中存在水分，即水汽( (Vapor) )②② 降温，降至露点温度以下，或空气冷却降温，降至露点温度以下，或空气冷却( ( Air Cooling) )l   【【名词解释名词解释】】l 露露  点：点： 空气中水汽达到饱和时的温度。

当大气温度下降到露点以下时，则形成了空气中水汽达到饱和时的温度当大气温度下降到露点以下时，则形成了水汽凝结的必要条件水汽凝结的必要条件③ ③ 大气中存在吸水性的微粒大气中存在吸水性的微粒( (凝结核凝结核) () (Freezing nuclei) )l     l水水汽汽、、上上升升运运动动和和冷冷却却凝凝结结是是形形成成降降水水的的三三个个因因素素在在水水汽汽具具备备的的条条件件下下，，只只有有空空气气冷冷却却，，水水汽汽才才能能凝凝结结形形成成降降水水而而促促使使水水汽汽冷冷却却凝凝结结的的主主要要条条件件是是空空气气的的垂垂直直上上升升运运动动当当湿湿空空气气在在某某种种外外力力作作用用下下被被抬抬升升后后就就会会被被促促使使空空气气冷冷却却，，导导致致降降水水但但是是上上升升运运动动能能否否继继续续发发展展，，与与大大气气层层结结的的稳稳定定度度有关l2、降水的分类、降水的分类 l降降水水通通常常按按空空气气抬抬升升形形成成动动力力冷冷却却的的原原因因分分为为：：对对流流雨雨、、地地形形雨雨、、锋面雨、气旋雨锋面雨、气旋雨l(1) 对对流流雨雨(Convective Rain) ：：空空气气冷冷却却上上升升，，积积状状云云，，降降雨雨强强度度大大，，历时短，雨区小。

历时短，雨区小      地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程中形地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程中形成绝热冷却，水汽则会凝结成云（淡积云成绝热冷却，水汽则会凝结成云（淡积云浓浓积云积云 积雨云），积雨云）， 形成形成 降雨(2)(2)   地形雨地形雨地形雨地形雨( (OrographicOrographic Rain) Rain)：空气在运移过程中，遇山：空气在运移过程中，遇山：空气在运移过程中，遇山：空气在运移过程中，遇山脉的阻挡，气流被迫沿迎风坡上升，由于动力冷却而成脉的阻挡，气流被迫沿迎风坡上升，由于动力冷却而成脉的阻挡，气流被迫沿迎风坡上升，由于动力冷却而成脉的阻挡，气流被迫沿迎风坡上升，由于动力冷却而成云致雨称为地形雨云致雨称为地形雨云致雨称为地形雨云致雨称为地形雨a)地形抬地形抬升升(b)喇叭口地形气流辐合喇叭口地形气流辐合(c)马蹄形地形内气流辐合马蹄形地形内气流辐合因因气气流流（（空空气气））的的湿湿度度、、温温度度、、抬抬升升速速度度及及地地形形特特点点的差异而不同的差异而不同 地形作用一般使山的迎风地形作用一般使山的迎风面的降水量大，而背风面降面的降水量大，而背风面降水量减少。

水量减少l（（3 3））锋锋面面雨雨(Frontal Rain)：：由由锋锋面面活活动形成的锋面、锋、锋区）动形成的锋面、锋、锋区） l锋锋面面（（Frontal surface）） ：：两两个个温温湿湿特特性性不不同同的的气气团团相相遇遇时时，，在在其其接接触触区区由由于于性性质质不不同同来来不不及及混混合合而而形形成成一一个个不不连连续续面l锋锋区区：：不不连连续续面面实实际际上上是是一一个个过过渡渡带带，，所以又称为锋区所以又称为锋区l锋锋（（Surface front）） ：：锋锋面面和和地地面面的的交交线          气团气团气团气团：物理属性在水平方向差异很小的物理属性在水平方向差异很小的空气质点群体其水平范围可达几百万空气质点群体其水平范围可达几百万平方公里，铅直厚度可达几公里至十几平方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里锋线锋面冷气团冷气团暖气团暖气团锋面随冷暖气团的移动而移动从运动学观点分类，可分为：锋面随冷暖气团的移动而移动从运动学观点分类，可分为：冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋暖锋雨特点暖锋雨特点：：雨区大、雨强不大、历时长；雨区大、雨强不大、历时长；冷峰雨冷峰雨:缓行冷锋雨的特点类型暖峰雨缓行冷锋雨的特点类型暖峰雨急行冷锋雨：雨区小、雨强大、历时短。

急行冷锋雨：雨区小、雨强大、历时短准静止锋雨的特点：准静止锋雨的特点：准静止锋雨的特点：准静止锋雨的特点：降雨持续时间较长；降雨持续时间较长；降雨强度比较小；降雨强度比较小；云和降雨区比暖锋更为宽广云和降雨区比暖锋更为宽广锢囚峰：锢囚峰： 保留原来峰面降水特性，并且降水量增加，雨区扩大保留原来峰面降水特性，并且降水量增加，雨区扩大l（（4））气气旋旋雨雨 (Cyclonic Rain) ：：气气旋旋或或低低气气压压过过境境带带来来的的降降雨l气气旋旋是是中中心心气气压压低低于于四四周周的的大大气气旋旋涡涡在在北北半半球球，，气气旋旋内内的的空空气气作作逆逆时时针针旋旋转转，，并并向向中中心心辐辐合合，，引引起起大大规规模模的的上上升升运运动动，，水汽因动力冷却而致雨，称为气旋雨水汽因动力冷却而致雨，称为气旋雨 气旋平面图气旋平面图气旋平面图气旋平面图低气压区低气压区气旋立面图气旋立面图气旋立面图气旋立面图低气压区低气压区la温带气旋雨温带气旋雨:多由锋面波动产生，称为锋面气旋多由锋面波动产生，称为锋面气旋b b热带气旋雨：热带气旋指发生在低纬度海洋上的强大而深热带气旋雨：热带气旋指发生在低纬度海洋上的强大而深厚的气旋性旋涡。

厚的气旋性旋涡l根据气旋地面中心附近的风速的大小，将其分为四类：根据气旋地面中心附近的风速的大小，将其分为四类：风速风速平均风力平均风力分分 类类10.8~17.1m/s6~8级级热带低气压热带低气压Tropical low atmosphere pressure17.2~32.7m/s8~9级级热带风暴热带风暴 Storm10~11级级强热带风暴强热带风暴 Strong storm>32.7m/s> 12级级台风台风 Typhoon强热带风暴强热带风暴“ “纳尔吉斯纳尔吉斯” ”5 5月月2 2日在缅甸伊洛瓦底省海基日在缅甸伊洛瓦底省海基岛附近登陆风暴登陆时最大风力超过岛附近登陆风暴登陆时最大风力超过190190公里 l目前已造成至少1.5万人死亡，尚有数千人失踪 莫拉克台风带来的强降水，形莫拉克台风带来的强降水，形成泥石流成泥石流过去两星期，台风造成菲律宾约过去两星期，台风造成菲律宾约600人死亡人死亡  台风散去了台风散去了台风眼台风眼水龙卷暴风浪l发展成熟的台风，起低空风场的水平结构可分为三个区域：外圈、中圈、内发展成熟的台风，起低空风场的水平结构可分为三个区域：外圈、中圈、内圈。

台风区内水汽充沛，气流上升强烈，往往造成大量暴雨，强度很大，分布圈台风区内水汽充沛，气流上升强烈，往往造成大量暴雨，强度很大，分布不均匀，台风眼区由于有气流下沉，不均匀，台风眼区由于有气流下沉，多晴空无云多晴空无云按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种：按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种：按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种：按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种：1) 暴雨暴雨 (Storm) : 暴雨暴雨：：　　50~100（（Storm））大暴雨：大暴雨：100~200 （（Heavy Storm））特大暴雨：特大暴雨：>200 （（Extraordinary Storm））(2)(2)大雨大雨( (25~50mm) )(3)(3)中雨中雨(10~25mm)(4)(4)小雨小雨(<10mm)四、降水量的计算四、降水量的计算l 通常雨量站所观测的降水量，只代表临近小范围的降水情况，称点通常雨量站所观测的降水量，只代表临近小范围的降水情况，称点降水量实际水文分析工作中，常要知道一个流域或地区的特定时段内降水量。

实际水文分析工作中，常要知道一个流域或地区的特定时段内的平均降水量即面降水量的平均降水量即面降水量l常用的计算方法有：（实际上以常用的计算方法有：（实际上以““点点””代代““面面””）） l（（1 1）算术平均法）算术平均法142365该法适用于流域内地形起该法适用于流域内地形起伏不大，雨量站分布较均伏不大，雨量站分布较均匀较密的情况匀较密的情况l2) 泰森多边形法（面积加权平分法或垂直平分法）泰森多边形法（面积加权平分法或垂直平分法）计算公式计算公式:适用于地形起伏较大适用于地形起伏较大, ,雨量站分布雨量站分布不太均匀的地方不太均匀的地方3) 降雨量降雨量等值线法等值线法等值线法等值线法u求流域平均降水量精度较高，求流域平均降水量精度较高，适合于地形变化显著的流域；适合于地形变化显著的流域； 能反映出降雨量在空间的实际能反映出降雨量在空间的实际分布情况分布情况100.670.35966.447.758.938.2202040406040F2F3FiPiF1(=Pi)(=Pi+1)80五五 与降水有关的气象因素与降水有关的气象因素l降水现象发生在大气中的对流层内降水现象发生在大气中的对流层内。

l对对流流层层内内与与降降水水有有关关的的主主要要气气象象因因素素有有：：气气温温、、气气压压、、风、湿度、云、蒸发风、湿度、云、蒸发等等 l1 1、气温：表示空气的冷热程度的物理量、气温：表示空气的冷热程度的物理量 l2、、气压：单位面积上所受大气的重力称为气压气压：单位面积上所受大气的重力称为气压 l3、、风风：：大大气气运运动动中中，，垂垂直直运运动动称称为为对对流流；；近近乎乎水水平平运运动动在在高高空空称称平平流流，，在在低低空空称称为为风风风风是是矢矢量量，，用用风风向向风风速速表表示示大大气气的的水水平平运运动动主主要要是是由由于于气气压压不不同同引引起起的 l4、、  湿度：湿度：大气中水汽的含量叫作大气的湿度大气中水汽的含量叫作大气的湿度 l表示方法有：表示方法有：l（（1）大汽压）大汽压e：：指空气水汽的压力在一定的温度下，空气指空气水汽的压力在一定的温度下，空气中所含水汽量的最大值，称为饱和水汽压中所含水汽量的最大值，称为饱和水汽压E饱和水汽压随饱和水汽压随气温而变，温度越高，空气中的饱和水汽压越大，反之则越气温而变，温度越高，空气中的饱和水汽压越大，反之则越小。

小l饱和水汽压与温度的关系：饱和水汽压与温度的关系：l式中式中E0——0℃时水面的饱和水汽压，时水面的饱和水汽压，la、、b——常数，由实验得出常数，由实验得出lt——温度，温度，℃；；lE——t℃时的饱和水汽压时的饱和水汽压l饱和水汽压与实际水汽压之差，称为饱和差饱和水汽压与实际水汽压之差，称为饱和差l（（2））绝绝对对湿湿度度a和和相相对对湿湿度度f：：单单位位体体积积空空气气中中所所含含水水汽汽质质量量称称为为绝绝对对湿湿度度空空气气中中水水汽汽压压与与同同温温度度下下饱饱和和水汽压的比值称为相对湿度水汽压的比值称为相对湿度l（（3））露露点点Td：：水水汽汽量量不不变变，，在在气气压压一一定定的的条条件件下下，，气气温下降，空气达到饱和水汽压时的温度称为露点温度温下降，空气达到饱和水汽压时的温度称为露点温度l（（4））比比湿湿：：指指在在一一团团湿湿空空气气中中，，水水汽汽质质量量与与该该团团空空气气的总质量之比比湿与气压、水汽压之间的关系式为：的总质量之比比湿与气压、水汽压之间的关系式为：l l1、、    云云l云是大气中的水汽凝结或凝华产生的云是大气中的水汽凝结或凝华产生的。

l（（若若按按云云底底高高度度和和性性状状分分类类有有：：高高云云族族，，包包括括卷卷云云、、卷卷云云层层、、卷卷积积云云；；中中云云族族，，包包括括高高层层云云、、高高积积云云高高层层云云常常有有雨雨、、雪雪产产生生；；低低云云族族，，包包括括层层积积云云、、雨雨层层云云、、层层云云，，低低云云都都可可能能有有雨雨，，其其中中雨雨层层云云常常常常伴伴有有连连续续性性雨雨、、雪雪；；直直展展云云族族，，包包括括积积云、云、积雨云积雨云，积雨云常发生雷阵雨，有时伴有狂风、冰雹积雨云常发生雷阵雨，有时伴有狂风、冰雹l2、、    蒸发蒸发l水汽是产生降水的必要条件，而水汽是有蒸发产生的水汽是产生降水的必要条件，而水汽是有蒸发产生的 影响降雨的因素影响降雨的因素l影响降雨及其时空分布的影响降雨及其时空分布的 因素主要有地理位置、气旋、台风路径因素主要有地理位置、气旋、台风路径等气象因子，以及地形、森林、水体等下垫面条件等气象因子，以及地形、森林、水体等下垫面条件l（（1）地理位置：低纬度地区、气温高、蒸发大，空气水汽含量）地理位置：低纬度地区、气温高、蒸发大，空气水汽含量高，故降雨多高，故降雨多l（（2）气旋、台风路径等气象因子）气旋、台风路径等气象因子 l（（3）地形）地形l（（4）其他因素）其他因素    森林对降雨的影响主要是它能使气流运动速度森林对降雨的影响主要是它能使气流运动速度减缓，使潮湿的空气积聚，因而有利于降雨。

减缓，使潮湿的空气积聚，因而有利于降雨六六六六     我国降水量及时空分布我国降水量及时空分布我国降水量及时空分布我国降水量及时空分布l（一）年降水量特性（一）年降水量特性l1、年降水量地理分布、年降水量地理分布l我我国国大大部部分分地地区区受受东东南南和和西西南南季季风风的的影影响响，，形形成成东东南南多多雨雨，，西西北北干干旱旱全国多年平均降水量全国多年平均降水量648mm，，低于全球陆面平均降水量低于全球陆面平均降水量800mml按年降水量的多少，全国大致可分为按年降水量的多少，全国大致可分为5个带：个带：分分  带带年降水年降水(mm) 分分  布布  地地  区区1) 十分湿润带十分湿润带> 1600mm东南沿海，云南西南部，广西南部，西藏东南沿海，云南西南部，广西南部，西藏东南角，湖南、江西、四川山地东南角，湖南、江西、四川山地2) 湿润带湿润带800 ~ 1600mm  长江中下游地区，云贵川和广西大部分地长江中下游地区，云贵川和广西大部分地区区3) 半湿润带半湿润带400 ~ 800mm华北平原，东北大部分，山西、陕西大部华北平原，东北大部分，山西、陕西大部及甘肃东南部，四川西北，西藏东部及甘肃东南部，四川西北，西藏东部4) 半干旱带半干旱带200 ~ 400mm内蒙，宁夏，甘肃，新疆西北部内蒙，宁夏，甘肃，新疆西北部5) 干旱带干旱带< 200mm内蒙、宁夏、甘肃沙漠区，青海、新疆的内蒙、宁夏、甘肃沙漠区，青海、新疆的盆地盆地l2、降水量年内分配、降水量年内分配l我国大部分地区降水的季节分配不均匀，主要集中在夏季。

我国大部分地区降水的季节分配不均匀，主要集中在夏季l由由于于季季风风的的进进退退影影响响，，导导致致雨雨季季的的迟迟早早及及历历时时的的长长短短在在地地区上有所不同区上有所不同l l长江以南：雨季较长在长江以南：雨季较长在3~6月或月或4~7月月        华北与东北地区：雨季为华北与东北地区：雨季为6~9月（大部分集中在月（大部分集中在7、、8两个两个月）月）l l西南地区：雨季在西南地区：雨季在5~10月月 （（11~4月为旱季）月为旱季）l l新疆西部地区：终年降水量不大，但四季较均匀新疆西部地区：终年降水量不大，但四季较均匀l3、降水量年际变化、降水量年际变化l我国降水量年际见变化很大，且发现常有连续几年雨量偏我国降水量年际见变化很大，且发现常有连续几年雨量偏多，或连续偏少的现象多，或连续偏少的现象l月降水量年际之间变化更大月降水量年际之间变化更大 l （二）我国大暴雨时空分布（二）我国大暴雨时空分布l我我国国是是暴暴雨雨较较多多的的国国家家，，暴暴雨雨分分布布受受季季风风环环流流、、地地理理纬纬度度、、距距海海远近、地势与地形的影响十分显著。

远近、地势与地形的影响十分显著l4~6月月，，东东亚亚季季风风初初登登大大陆陆，，大大暴暴雨雨主主要要出出现现在在长长江江以以南南地地区区，，是是华华南南前前汛汛期期和和江江南南梅梅雨雨期期暴暴雨雨出出现现的的季季节节在在此此期期间间出出现现的的大大暴暴雨，其量级有明显从南到北递减的趋势雨，其量级有明显从南到北递减的趋势l7~8月月，，西西南南和和东东南南季季风风最最为为强强盛盛，，随随西西太太平平洋洋副副高高北北抬抬西西伸伸，，江江南南梅梅雨雨结结束束，，大大暴暴雨雨移移到到川川西西、、华华北北一一带带同同时时，，受受台台风风影影响响，，东东南南沿沿海海多多台台风风暴暴雨雨在在此此期期间间，，大大暴暴雨雨分分布布范范围围很很广广，，苏苏北北、、华南、黄河流域的太行山前、伏牛山东麓，都出现过特大暴雨华南、黄河流域的太行山前、伏牛山东麓，都出现过特大暴雨l9~11月月，，北北方方冷冷空空气气增增强强，，雨雨区区南南移移，，但但东东南南沿沿海海、、海海南南，，台台湾湾一带受台风和南下冷空气的影响而出现大暴雨一带受台风和南下冷空气的影响而出现大暴雨七七  降水量观测降水量观测降降水水量量可可采采用用器器测测法法、、雷雷达达探探测测或或利利用用气气象象卫卫星星云云图图估估算算。

器器测测法法用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量 （一）（一）       器测法器测法器器测测法法是是观观测测降降水水量量最最常常用用的的方方法法，，观观测测仪仪器器有有雨雨量量器器和和自自记记雨雨量量计1、、    雨雨量量器器：：是是直直接接观观测测降降水水量量的的器器具具，，它它由由承承雨雨器器、、漏漏斗斗、、储储水水瓶和雨量杯组成瓶和雨量杯组成l2、、自自记记雨雨量量计计：：是是观观测测降降雨雨过过程程的的自自记记过过程程常常用用的的自自记记雨雨量量计计有有三三种种类类型型：：称称重重式式、、虹虹吸吸式式（（浮浮子子式式））和和翻翻斗斗式式称称重重式式能能够够测测量量各各种种类类型型的的降降水水，，其其实实两两种基本上只限于观测降雨种基本上只限于观测降雨l（（1））  称重式称重式l（（2））   虹吸式虹吸式l（（3））    翻斗式翻斗式l（二）雷达探测（二）雷达探测l气气象象雷雷达达是是利利用用云云、、雷雷、、雪雪等等对对无无线线电电波波的的反反射射现现象象来来发发现现目目标标的的雷雷达达的的回回波波可可在在雷雷达达显显示示器器上上显显示示出出来来，，不不同同形形状状的的回回波波反反映着不同性质的天气系统、云和降水等等。

映着不同性质的天气系统、云和降水等等l（三）气象卫星云图（三）气象卫星云图l气象卫星分为：极轨卫星和地球静止卫星气象卫星分为：极轨卫星和地球静止卫星l目目前前地地球球静静止止卫卫星星发发回回的的高高分分辨辨数数字字云云图图资资料料有有两两种种：：一一种种是是可可见见光光云云图图，，一一种种是是红红外外云云图图可可见见光光云云图图的的亮亮度度反反映映云云的的反反照照率率反反照照率率强强的的云云，，云云图图上上的的亮亮度度就就大大，，颜颜色色较较白白；；反反照照率率弱弱的的云云，，亮亮度度弱弱，，色色调调灰灰暗暗红红外外云云图图能能反反映映云云顶顶的的温温度度和和高高度度，，云云层层的的温度越高，云层的高度越低，发出的红外辐射越强温度越高，云层的高度越低，发出的红外辐射越强。