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锋面雨

锋面雨(frontal rain)当锋面活动时,暖湿气流在上升过程中,由于气温不断降低,导致水汽冷却凝结而引起的降水现象称为锋面雨。冷空气和暖空气交锋的界面,称为锋面。锋面是向冷气团一侧倾斜的,在锋面上,暖、湿、较轻的空气被抬升到冷、干、较重的空气之上,在抬升的过程中,空气中的水汽冷却凝结,在锋面处发生降水。锋可分为冷锋、暖锋、准静止锋。锋面雨分布面积较广,常和气旋相伴,在北半球中纬度大陆东西两侧最为常见。

两个性质不同的气团相遇,它们中间有一个狭窄、倾斜的过渡区域,这个过渡区域叫做"锋"。

不同气团之间的温度和湿度有很大差别,这种差别可以影响到整个对流层。当性质不同的两个气团在移动过程中相遇,它们之间会出现一个交界面,叫做锋面。由于锋面两侧的气团性质差异悬殊,所以锋面附近空气运动活跃,有强烈的升降运动,气流极不稳定,容易造成剧烈的天气变化。

成因

形成条件

● 存在大量冷空气和低温。低温冷空气团通常发生在山区或高原、丘陵等高海拔地区。

● 存在大量热空气和高温。高温热空气团通常发生在海滩或低地等地势较低区域。

● 锋面有系统性的云系,不是每一种云都能产生降水。根据云底的高度,云可分为高云、中云、低云三大云族,大部分低云都能产生降水,高云一般不会产生降水。锋面雨主要发生在低云的雨层云中,在锋面云系中雨层云最厚,它是由冷暖空气交接而成的混合云,其上部为冰晶,下部为水滴,中部常常冰水共存,能很快引起冲并作用。由于雨层云的厚度大,云滴在冲并过程中经过的路程长,有利于云滴增大,雨层云的云底高度通常在2500米以下,底部离地面近,雨滴在下降的过程中不容易被蒸发,有利于形成降水。雨层越厚,云底距离地面越近,降水就越强。中云里的高层云也可以产生降水,但高云一般不形成降水。因为高云全部由小冰晶组成,云体较薄,云底高度通常在5000米以上,距离地面远,含水量少,即使有雨滴下落,也不易到达地面,但冬季寒冷地区的高云偶尔会降雪。

● 风在锋面雨的形成过程中起重要的作用。风的作用在于推动暖空气和冷空气相遇形成锋面,同时促进冷暖空气的混合和气温的变化,促使水汽凝结形成云和降雨。

形成过程

锋面雨是由于大量冷空气和大量暖空气之间的汇合而发生的。当冷气团和暖气团在某个地区交汇,形成锋面,锋面附近的空气温度、湿度和气压都发生了明显的变化。由于锋面有坡度,暖湿空气较轻从暖锋一侧流向锋面遇到冷锋的冷空气后开始上升或被迫抬升,因暖空气中含有较多的水汽,且暖湿空气在上升过程中气温不断下降,当上升到足够高度时,水汽便开始冷却凝结形成云和降雨。锋面雨通常是比较强烈的,因为锋面比较狭窄,所以雨区比较集中,锋面雨还常常伴随雷暴等恶劣天气。

降水特点

● 水平范围大,常常形成沿锋而产生大范围的呈带状分布的降水带。锋面的长度与气团的水平距离大致相当,由几百千米到几千千米,宽度比气团小很多,只有几十千米,最宽的可达几百千米。

● 随着锋面平均位置的季节移动,降水带的位置也移动。

● 持续时间长,层状云上升速度小,含水量和降水强度都相对较小,有些纯粹的水云很少发生降水,有降水发生也只是毛毛雨。但锋面降水持续时间较长,从几天到十几天,甚至长达1个月以上。

分类

锋面雨分冷锋雨、暖锋雨、准静止锋降雨,类型不同,降水的范围、时长也不同。锋面雨中的冷气团冷而重,缺乏水汽,密度大,压力大;暖气团则暖而轻,水汽多,压力小。这是因为暖气团都来自低纬度的海洋地区,具备温湿的特性。

冷锋雨

冷锋雨是冷暖气团相遇,冷气团前进速度较快,沿锋面楔入暖湿气团之下,迫使湿暖气团上升冷却而降雨。

冷锋降雨主要发生在锋后,降雨范围相对较小,历时短,强度大,常伴有雷电

暖锋雨

暖锋雨是冷暖气团相遇,暖湿气团前进速度较快,沿界面爬升在密度、重量都较大的冷气团之上,随着暖湿空气上升,发生动力冷却而降雨。

暖锋降雨主要发生在锋前,降雨范围大,雨区宽度可达 300~400km,长度可达1000km,历时长,雨量大,强度一般较小,以阴雨天气为主。

准静止锋降雨

准静止锋降雨是冷暖气团相遇,势力相当,锋面很少移动或移动缓慢,两侧冷暖气团形成对峙状态,集中在锋面前后发生的降雨。

准静止锋降雨因锋面移动缓慢,且来回摆动,使阴雨天气持续时间长达10天至半个月,甚至一个月以上,以长期的阴雨天气为主,范围比较大。中国江淮平原的梅雨天气就是受江淮准静止锋的影响而形成。

分布

锋面雨分布面积较广,是中高纬度地区降水的主要型式,主要分布在欧洲中南部、亚洲的东部、东南部、南部的季风气候区、美国东南部等地,在北半球中纬度大陆东西两侧最为常见,全年均可发生。

中国东部是世界上锋面雨较多的地区,其春雨、秋雨和梅雨均是典型的锋面雨。锋面雨往往发生在副热带高压北侧的暖湿空气与西风带中的冷空气相汇合的地区,由于副热带高压的位置随季节而进退,所以锋面雨出现的地区有季节性变动。

影响

锋面雨具有持续时间长、降雨量高的特点,长时间的降雨会影响人们的日常生活,尤其是在锋面雨比较典型的国家。

1.长时间的锋面降雨会导致地表径流增加,表层土壤被侵蚀。表层流对泥土存在一定剪切力,流速越快,剪切力越大,对表层土壤的侵蚀越严重。当降雨时间越长,降雨量越大,发生水土流失的可能性越大。

2.锋面降雨期间会对河流清浊度产生短期影响。河流沿岸植被茂密,长时间的锋面雨会让河流一定程度变清;河流沿岸植被稀少甚至赤裸,长时间的锋面雨会使河流含沙量大幅度增加。

3.锋面雨对地表的冲刷力比对流雨小,渗透力比对流雨大,持续的降雨会使土壤含水量处于饱和状态,有发生滑坡、泥石流、老旧房屋塌等灾害的危险。

灾害事件

● 1954 年与1998 年中国长江流域出现了典形的梅雨形势,即欧亚西风带环流呈阻塞形势,乌拉尔山脉俄罗斯滨海为稳定的高压,巴尔喀什湖为稳定大槽,贝加尔湖高压脊强盛,两侧为低槽,冷空气频频而下,形成了持续时间较长的降雨,导致流域性暴雨洪水。

● 2017 年 6 月中国台湾地区发生了长时间、大范围梅雨强降雨事件,即南海北部海洋边界层急流在中国东南部梅雨槽和西太平洋副热带高压之间盛行,向西延伸至南海南部,在梅雨锋与台湾北部地形的相互作用下,在台湾北部海岸产生强降雨,造成台湾第一核能发电厂2号机电塔倒塌,机组自动跳机,基隆市山区多处山体滑坡。

● 2018年7月,日本西部和邻近的东海地区发生了一次极端降雨事件,造成了广泛的破坏。降雨事件是由热带起源的两股极端潮湿的气流持续汇入日本西部并沿静止的白乌锋大规模上升造成的,特别是日本西部和托凯地区,在暴雨期间造成约237人死亡。

参考资料

..2023-04-17

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台湾暴雨成灾 降水破17年纪录. 中国青年网 .2023-05-12

2018 年 7 月暴雨事件和随后的日本热浪背后的主要因素.索拉.2023-05-12