相信大家都注意过日常生活中一个奇妙的现象,即使我们身处同一城市,也是“气象“万千,就比如我住在北京通州区,有时候相隔二十公里外的昌平区的朋友和我说:“我这里下雨了,你那里有没有下雨?”我望向窗外,却并没有下雨,可过了半小时,我这里阴云密布,不一会便下起了倾盆大雨,而我的朋友说他们那里的雨已经停了。
简单地说,是那团造成降雨的乌云,从昌平移动到了通州,这在我们日常生活中,也是司空见惯的,我们经常可以看到一朵云飘飞而来,飘飞而去。
那云为什么会移动呢?其实主要是靠气流推动的,也就是我们所熟知的风。那风是从何而来的呢?根本上,是由近地面受热不均引起的,所以风的动能其实主要是来自于太阳辐射能。那我们就具体说说受热不均怎么引起的风,气温低的地区,气体遇冷下沉,近地面形成冷高压;气温高的地区,气体遇热上升,近地面形成热低压,风即从高压向低压吹去。
那我们再具体说说我们前述现象中的天气系统。我们看到的现象是云从北向南移动的,也就是说气团从高纬度向低纬度移动的,众所周知,高纬度地区更加寒冷,当活跃的冷空气团进入暖气团控制的区域时,冷暖气团之间的不连续地带就称之为冷锋,我们第一段中所见的就是一个冷锋系统。
那像这样形成降雨的冷锋系统有什么特点呢?首先我们要先了解一下形成降水的必备条件,第一,有丰沛的水汽,第二,经过抬升,气团达到其露点温度后,水汽凝结致雨。那我们还需要了解一下在此被抬升的气团究竟是哪个气团,冷气团比较重,所以在锋面下部,那么上部被抬升的就是暖气团了,所以此处需要暖气团水汽丰沛。
上述的讨论都比较宏观,我们来说明一下微观上的降水过程,聊点云微物理学。在中纬度地区,主要发生的是冷云降水,也就是伯杰龙过程。我们先来了解一下水的俩个重要性质,第一,云滴在0度时并不会冻结,实际上,悬浮在空气中的纯水直到气温下降到接近零下四十度才会冻结。大气中的过冷水与类似冰状的固态颗粒物接触后就会冻结,这些物质被称为冻结核。第二,冰晶上的饱和水气压略低于过冷水滴上的饱和水气压。当空气对于液态水滴为饱和状态时,对于冰晶已经是过饱和。在中纬度地区,只要云的上部足够寒冷而产生冰晶,全年都可以由伯杰龙过程产生降水。落到地面的降水类型,取决于大气底层几千米的温度垂直廓线。当地表温度大于4度时,雪花通常在接触地表之前就已融化,然后以雨的形式降落。即使在炎热的夏季,一场暴雨,也许正是从我们头顶上高空云中的冰晶飘落开始的。
最后我们揭秘在冷锋系统中常导致降水的云,它叫做积雨云,属于直展云云族。呈塔状,有时扩展至顶部形成“砧状顶”。与强降水、雷暴、闪电、冰雹、龙卷风有关。所以我们看到垂直发展很好的云,通俗的说,就是“直插云霄”的云,就预示着降水即将来临。
短时强降水容易导致一些洪涝灾害以及次生地质灾害的发生。因此,对一些常见的防灾减灾措施的了解也同样重要。比如大力修建防洪水利工程措,在河流上游兴修防洪水库,中下游修建分洪蓄洪工程,下游加固堤防、疏浚河道等工程,有利于提高河流对洪水的调蓄作用与下泄能力;还可以通过在中上游加大植树造林这种生物措施,起到保持水土的效果,有利于减少暴雨径流及河流含沙量。进而减轻下游地区的洪涝风险。更为关键的是要加强对气象灾害的监测与预警,不断提高个人防灾减灾意识,如在山区遇到山洪时,千万不要沿着行洪道方向跑,而要向两侧山坡上快速躲避,向较高地方转移,同时也要尽快找到合适的掩蔽场所。
对城市中的人们而言,防范城市雨涝同样重要。古人在防治城市雨涝上有着卓越的成就,例如明清故宫,其排水设施有几大特点:首先是排水系统设计因地制宜,渠道就地势布设,而且坡度设计非常合理;其次,管网系统主干分明,四通八达,不留死角;最后,与宫外的几条水系渠道保持畅通,利于洪水迅速外泄。这些做法,是我们今天建设“海绵城市“中需要认真学习和借鉴的宝贵经验。
从更长期的尺度来看,影响我们生活的气候环境一直也存在规律性的变化,在过去的几千年间,人们经历了数次的温暖期和寒冷期。例如唐代诗人杜牧笔下的“一骑红尘妃子笑”,据考证当年运送的荔枝主要产自四川,而今日的四川却看不到漫山的荔枝生长了。这是为什么呢?其实就是由于气候的变化了,可见当年的四川盆地内要比今天温暖许多,是可以生长荔枝这类热带的水果的。
写到这里,我也给各位读者留一个小的研学课题,我们还能在大千世界中找寻到哪些证据,去发现和证明我们身边的气候变化呢?
大家如果对身边的气象变化感兴趣,可以先好好学习中学地理中的气象知识,平时多看一些诸如《后天》、《2012》、《观云》、《冰冻星球》等相关的电影或纪录片,专业一些的读物如《气象学与生活》、《气象学与气候学》也建议多多翻阅。期待更多的朋友加入到“气象人”的队伍里来,让我们一起来探索这“气象“万千的世界吧!
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