第三章第三节降水

第三节降水降水：从云中降到地面上的液态或固态水。

降水形态：雨、雪、霰、雹。（因云温、气流分布等差异）降水性质：连续性、阵性降水。连续性降水历时长，强度具有变化性，降水主要来自高层云和雨层云。阵性降水历时短，强度大，具有突然性，降水来自浓积云和积雨云。描述物理量：降水量、降水强度

2、连续性降水：多由0.3～2.0毫米中等大小的雨滴或雪花组成。降水强度为4～40㎜/小时，雨量中等。雨滴的滴谱较宽一点，数密度较均匀，有连续的性质。连续性降水经常与暖锋或静止锋相联系，多半由高层云或雨层云中降落下来。3、阵性降水：特点是强度很大，每小时可达200～300㎜，持续时间短，局地性很强。雨滴半径较大，一般在1.5～3.5㎜，雨滴谱较宽，数密度最小。一般形成于不稳定气团内部和强冷锋云系，从积雨云中降落下来。1、毛毛雨：由大量的小雨滴和少量的小雪花组成，雨滴半径在0.05～0.25㎜之间。降水强度不超过0.25毫米/小时。雨滴谱较窄，数密度很大。主要形成于稳定气团的内部，由层云和层积云中降落下来。雨：自云体中降落至地面的液体水滴。雪：从混合云中降落到地面的雪花形态的固体水。霰：从云中降落至地面的不透明的球状晶体，由过冷却水滴在冰晶周围冻结而成，直径2—5mm。雹：是由透明和不透明的冰层相间组成的固体降水，呈球形，常降自积雨云。降水强度划分标准雨小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨（mm/d)＜1010-2525-5050-100100-200＞200雪小雪中雪大雪（mm/d)＜2.52.5-5.0＞5.0一、云滴增长的物理过程

云滴：半径小于100um的水滴

雨滴：半径大于100um的水滴，小雨滴不能克服空气阻力和上升气流的顶托

(一)云滴凝结(或凝华)增长

冰晶效应、凝结增长、冷暖共存云滴

(二)云滴的冲并增长

只有当云滴增长到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并且在降落至地面的过程中不致被蒸发掉时，降水才形成。标准雨滴半径为1000um。（一）

云滴凝结（或凝华）增长-----云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的过程。当云体上升绝热冷却，或云外不断有水汽输入云中，使云内空气中的水汽压大于云滴的饱和水汽压时，云滴就能够由水汽凝结（或凝华）而增长。只有当云层内部存在着冰水共存、冷暖云滴、大小水滴共存的任一种条件时，产生水汽从一种云滴转化至另一种云滴上的扩散转移过程，才能使凝结（或凝华）增长不断地进行。冰水云滴共存的作用更为重要（饱和压差大）----冰晶效应因需空气水汽补充，这种增长难以独立发展（二）云滴的冲并增长大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程，称为冲并增长过程。图3-13大小水滴在下落过程中的冲并云滴下降过程中，V大云滴＞V小云滴，大云滴很快追上小云滴，大小云滴相互碰撞而粘附起来，成为较大的云滴。在有上升气流时，V小云滴＞V大云滴，小云滴也会追上大云滴并与之合并，成为更大的云滴。云滴增大以后，它的横截面积变大，在下降过程中又可合并更多的小云滴。冲并增长速度影响因素水滴重力冲并增长的快慢程度与云中含水量及大小水滴的相对速度成正比：云中含水量越大，大小水滴的相对速度越大，则单位时间内冲并的小水滴越多，重力冲并增长越快。由于云中分子的不规则运动、云中空气的湍流混合、云滴带有正负电荷以及流体吸力等原因，也可引起云滴的相互冲并。两种云滴增大过程在由云滴转化为降水的过程中始终存在。但观测表明，在云滴增长的初期，凝结（凝华）增长为主，冲并为次。当云滴增大到一定阶段（一般直径达50-70μm）后，凝结（或凝华）增长退居次要地位，而以重力冲并为主。在低纬度地区，云中出现冰水共存的机会较少，形成所谓暖云（指整个云体的温度在00C以上，云体由水滴组成，又称为水成云）降水，这时冲并作用更为重要。云滴增长中的链锁反应大水滴在空气中下降时不再保持球形，开始下降时，底部平整，上部因表面张力而保持原来的球形。当水滴继续增大，在空气中下降时，还要受到周围作用在水滴上的压力以及因重力引起的水滴内部的静压力差，二者均随水滴的增长及下降而不断增大。在三种力的作用下，水滴变形越来越剧烈，底部向内凹陷，形成一个空腔。空腔越变越大，越变越深，上部越变越薄，最后破碎成许多大小不同的水滴。它们作为新一代的胚胎而增长，当大到临界半径后，再次破碎分裂而重复上述过程。云中水滴增大—破碎—增大—破碎的循环往复称之为“链锁反应”，有时也称为暖云（降水）的繁生机制。雷‘阵’雨：大量雨滴产生下降趋势，破坏云结构，使其不再持续二、

雨和雪的形成（一）

雨的形成（水成云、冰成云、混合云）由液态水滴（包括过冷却水滴）所组成的云体称为水成云。水成云内如果具备了云滴增大为雨滴的条件，并使雨滴具有一定的下降速度，这时降落下来的就是雨或毛毛雨。由冰晶组成的云体称为冰成云，由水滴（主要是过冷却水滴）和冰晶共同组成的云称为混合云。从冰成云或混合云中降下的冰晶或雪花，下落到00C以上的气层内，融化以后也成为雨滴下落到地面，形成降雨。在雨的形成过程中，大水滴起着重要作用。当水滴半径增大到2—3mm时，水分子间的引力难以维持这样大的水滴，在降落途中，就很容易受气流的冲击而分裂，通过“连锁反应”，使大水滴下降，小水滴继续存在，形成新的大水滴。这是上升气流较强的水成云和混合云中形成雨的重要原因。（二）

雪的形成在混合云中，由于冰水共存使冰晶不断凝华增大，成为雪花。当云下气温低于00C时，雪花可以一直落到地面而形成降雪。当云下气温高于00C时，则可能出现雨夹雪。雪花的形状极多，有星状、柱状、片状等等，但基本形状是六角形。e＞E面---柱状，e＞E边---片状，e＞E角---枝状或星状雪花泼的形殿状之溉谜雪花，呈六嗽角形菌，花舍样繁寄多。是因颗为冰的济分子踢以六页角形扩为最郑多，对疮于六夸角形殊片状挂冰晶摸来说甲，由虎于它京的面凑上、感边上乘和角跟上的曲率役不同，相应耕地具券有不兵同的确饱和厌水汽栗压，其中无角上辨的饱块和水班汽压屋最大背，边粉上次嘱之，波平面谢上最脊小。在相肤同实际水汽淹压条件下，族由于梦冰晶根各部躁分饱科和水克汽压废不同比，其糕凝华慰增长财的情蚀况也伐不相到同。雪花倦不同姿形状睁的形址成与践水汽率压当实掏有水守汽压凝仅大树于平乏面的杏饱和续水汽纪压时题，水复汽只盲在面拘上凝斤华，矛形成缎的是柱状直雪花。当实叹有水肯汽压周大于毯边上丝式的饱昨和水和汽压忙时，筹边上姑和面登上都气会发滥生凝真华。倦由于乒凝华信的速产度还庭与曲不率有衬关，誓曲率拔大的宿地方虑凝华敬较快笋，故刮在冰魄晶边所上凝邀华比鸦面上毛快，售多形然成片状缓雪花。当实当有水疫汽压咽大于籍角上昌的饱纳和水呢汽压脑时，敬虽然失面上啦、边绩上、降角上锋都有怨水汽汽凝华坐，但驼尖角扑处位亚置突喷出，反水汽常供应挤最充随分，帐凝华奖增长沾得最吉快，裤故多正形成枝状徐或星损状雪佛花。加之冰晶歇不停券地运填动，球它所票处的呼温度势和湿疼度条课件也贪不断贡变化禾，这沾样就使得期冰晶蛇各部外分增昂长的嗓速度河不一率致，杠形成声多种俩多样挂的雪滩花。三、各类瞧云的疼降水（一歼）层皮状云项的降屡水层状时云一堂般包疮括雨斥层云眉、高踢层云宵、卷乌层云读和卷锤云。卷层捉云中含书水量敬较小接，云乓底又惹高，最所以犹除了钓高纬优度地译区的昼卷层革云可颈以降狡微雪半外一朝般是窗不降倒水的犯。雨层洞云和高层蛋云的降核水与播云厚袖和云应高有谷密切痒关系迷，云杆愈厚北、愈装低，销降水沾就愈凑强。夹雨层邪云比昨高层射云的帅降水窝大得与多，比也主菌要是积这个知缘故吐。降水捉性质：连拜续性赔的，恒持续驰时间铅长，驶降水曾强度蜡变化弓小。（二屑）积柱状云喇降水积状屠云一花般包即括淡用积云唉、浓佛积云艘和积锣雨云虽。淡积拦云：云肥薄，前云中沾含水很量少箱，而悲且水晚滴又挽小，担所以袄一般访不降霉水。浓积巾云：是荡否降躲水则漠随地冒区而圣异。骑在中高宗纬度地区坑，浓授积云很少杀降水。在低纬稳度地区赠，可降练较大僵的阵埋雨。积雨启云：能降大的跳阵雨虽、阵挤雪，有籍时还臭可下冰雹。（凶冰水赏共存遥的混妙合云乌，云否的厚竖度和桂云中涨含水茂量都必很大用，云蓄中升优降气领流强贩，因绝此云浇滴的羊凝华门增长些和冲滩并作竖用均嗓很强房诚烈）妥。积状屿云的耻降水魄是阵搂性的速，这打是因腊为它比的水件平范务围小掘，另恳一方纲面是响由于辣云中熔升降数气流刮多变长化。（三愿）波状山云的屡降水波状冬云：垫层积悉云、简层云殿、高庆积云兰、卷鸦积云波状型云含北水量怠较小央，厚美度不雪均匀循，所杆以降水余强度兰较小，往忍往时牧降时编停，件具有竖间歇立性。波状绍层云叙只能尘降毛执毛雨朵，层餐积云拌可降亮小的躲雨、活雪和朽霰。廉高积婶云很专少降普水。但在朴我国坟南方感地区两，由长于水谜汽比拍较充袋沛，厚层积桐云可着产生浸连续露性降滔水，岸高积拉云有好时也剑可产宏生降猛水。四、人工财影响训云雨（一羽）人袄工影阳响冷宵云降表水在云贷内人认工产渔生冰摸晶的版方法务有二偿种：一种疤是在散云中蛾投入冷冻流剂，如罗干冰浙（固独体CO只2，升科华温究度-7征9C，吸约热）殖。另一沉种方晓法是千引入人工佳冰核（凝送华核于或冻深结核止），返目前心人们鹅认为婚碘化较银是笑一种芹非常色有效性的冷俭云催蜻化剂摆。‘冰搬晶效鹿应’浴，梯静力问催化健和动浅力催挥化（吉释热烈增温默、上循升气观流）（二而）人旗工影监响暖坊云降容水整个略云体嫂温度痒高于00C的云谜称为衔暖云。我筝国南刻方夏某季的身浓积龙云、楚层积宝云多车属于锁这种释云。--母--云滴英谱窄谨，无共大水稀滴人工壁影响浓暖云害降水红可以惕引入吸湿絮性核（如桌食盐犹）。在美左国、仅澳大握利亚莫和我钢国都挑曾对厅暖云痛作过袭播撒尽大水弄滴的蹦试验夸，用促飞机