天氣 -在較短時間內特定地區的大氣狀況

天氣

天氣是指某一個地方距離地表較近的大氣層在短時間內的具體狀態。而天氣現象則是指發生在大氣中的各種自然現象,即某瞬時內大氣中各種氣象要素(如氣溫氣壓濕度、閃、等)空間分布的綜合表現。

天氣過程就是一定地區的天氣現象隨時間的變化過程。各種天氣系統都具有一定的空間尺度和時間尺度,而且各種尺度系統間相互交織、相互作用。許多天氣系統的組合,構成大範圍的天氣情勢,構成半球甚至全球的大氣環流。天氣系統總是處在不斷新生、發展和消亡過程中,在不同發展階段有其相對應的天氣現象分布。

  • 中文名稱
    天氣
  • 外文名稱
    weather
  • 涵義
    大氣狀態
  • 屬于
    自然現象

​基本介紹

天氣是一定區域短時段內的大氣狀態(如冷暖、風雨、幹濕、陰晴等)及其變化的總稱。天氣系統通常是指引起天氣變化和分布的高壓、低壓和高壓脊、低壓槽等具有典型特征的大氣運動系統。各種天氣系統都具有一定的空間尺度和時間尺度,而且各種尺度系統間相互交織、相互作用。許多天氣系統的組合,構成大範圍的天氣情勢,構成半球甚至全球的大氣環流。

天氣是指經常不斷變化著的大氣狀態,既是一定時間和空間內的大氣狀態,也是大氣狀態在一定時間間隔內的連續變化。所以可以理解為天氣現象和天氣過程的統稱。天氣現象是指發生在大氣中發生的各種自然現象,即某瞬時內大氣中各種氣象要素(如氣溫、氣壓、濕度、風、雲、霧、雨、雪、霜、雷、雹等)空間分布的綜合表現。天氣過程就是一定地區的天氣現象隨時間的變化過程。

天氣系統總是處在不斷新生、發展和消亡過程中,在不同發展階段有其相對應的天氣現象分布。因而一個地區的天氣和天氣變化是同天氣系統及其發展階段相聯系的,是大氣的動力過程和熱力過程的綜合結果。

各類天氣系統都是在一定的大氣環流和地理環境中形成的、發展和演變著的,都反映著一定地區的環境特徵。比如:極區及其周圍終年覆蓋著冰雪,空氣嚴寒、幹燥,這一特有的地理環境成為極區低空冷高壓和高空極渦、低槽形成、發展的背景條件。赤道和低緯地區終年高溫、潮濕,大氣處于不穩定狀態,是對流性天氣系統產生、發展的必要條件。中高緯度是冷、暖氣流經常交綏地帶,不僅冷暖氣團你來我往交替頻繁,而且其斜壓不穩定,是鋒面、氣旋系統得以形成、發展的重要基礎。天氣系統的形成和活動反過來又會給地理環境的結構和演變以深刻影響。因而認識和掌握天氣系統的形成、結構、運動變化規律以及同地理環境間的相互關系,對于了解天氣、氣候的形成、特征、變化和預測地理環境的演變都是十分重要的。

天氣預報是人類預報天氣的發展的科學。從諺語開始到今天使用電腦進行納維-斯托克斯方程式等等的運算,數值預報這門科學的歷史長久。今天的天氣預報可以對一星期內的天氣做比較準確的預報。現在氣預報大都播報最高、最低氣溫;降雨機率,雨量的大小;晴天,陰天和紫外線指數,寒冷指數等。 

天氣形態

風的成因

形成風的直接原因,是氣壓在水準方向分布的不均勻導致的。風受大氣環流、地形、水域等不同因素的綜合影響,表現形式多種多樣,如季風、地方性的海陸風、山谷風、焚風等。簡單地說,風是空氣分子的定向運動。要理解風的成因,先要弄清兩個關鍵的概念:空氣和氣壓。空氣的構成包括:氮分子(佔空氣整體積的78%)、氧分子(約佔21%)、水蒸汽和其他微量成分。所有空氣分子以很快的速度移動著,彼此之間迅速碰撞,並和地平線上任何物體發生碰撞。

龍卷風龍卷風

氣壓

可以定義為:在一個給定區域內,空氣分子在該區域施加的壓力大小。一般而言,在某個區域空氣分子存在越多,這個區域的氣壓就越大。相應來說,風是氣壓梯度力作用的結果。而氣壓的變化,有些是風暴引起的,有些是地表受熱不均引起的,有些是在一定的水準區域上,大氣分子被迫從氣壓相對較高的地帶流向低氣壓地帶引起的。大部分顯示在氣象圖上的高壓帶和低壓帶,隻是形成了伴隨我們的溫和的微風。而產生微風所需的氣壓差僅佔大氣壓力本身的1%,許多區域範圍內都會發生這種氣壓變化。相對而言,強風暴的形成源于更大、更集中的氣壓區域的變化。

風的影響

風是農業生產的環境因子之一。風速適度對改善農田環境條件起著重要作用。近地層熱量交換、農田蒸散和空氣中的二氧化碳、氧氣等輸送過程隨著風速的增大而加快或加強。風可傳播植物花粉、種子,幫助植物授粉和繁殖。風能是分布廣泛、用之不竭的能源。中國盛行季風,對作物生長有利。在內蒙古高原、東北平原、東南沿海以及內陸高山,都具有豐富的風能資源可作為能源開發利用。

風力發電風力發電

風對農業也會產生消極作用。它能傳播病原體,蔓延植物病害。高空風是粘蟲、稻飛虱、稻縱卷葉螟、飛蝗等害蟲長距離遷飛的氣象條件。大風使葉片機械擦傷、作物倒伏、樹木斷折、落花落果而影響產量。大風還造成土壤風蝕、沙丘移動,而毀壞農田。在幹旱地區盲目墾荒,風將導致土地沙漠化。牧區的大風和暴風雪可吹散畜群,加重凍害。地方性風的某些特殊性質,也常造成風害。由海上吹來含鹽分較多的海潮風,高溫低溫的焚風和幹熱風,都嚴重影響果樹的開花、座果和谷類作物的灌漿。防御風害,多採用培育矮化、抗倒伏、耐摩擦的抗風品種。營造防風林,設定風障等更是有效的防風方法。

風的能量

空氣流動所形成的動能即為風能。風能是太陽能的一種轉化形式。

太陽的輻射造成地球表面受熱不均,引起大氣層中壓力分布不均空氣沿水準方向運動形風。風的形成乃是空氣流動的結果。風能利用形成主要是將大氣運動時所具有的動能轉化為其他形式的能。在赤道和低緯度地區,太陽高度角大,日照時間長,太陽輻射強度強,地面和大氣接受的熱量多、溫度較高;再高緯度地區太陽高度角小,日照時間短,地面和大氣接受的熱量小,溫度低。這種高緯度與低緯度之間的溫度差異,形成了南北之間的氣壓梯度,使空氣作水準運動,風應沿水準氣壓梯度方向吹,即垂直與等壓線從高壓向低壓吹。地球在自轉,使空氣水準運動發生偏向的力,稱為地轉偏向力,這種力使北半球氣流向右偏轉,南半球向右偏轉,所以地球大氣運動除受氣壓梯度力外,還要受地轉偏向裏的影響。大氣真實運動是這兩力綜合影響的結果。

實際上,地面風不僅受這兩個力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影響,山隘和海峽能改變氣流運動的方向,還能使風速增大,而丘陵、山地卻摩擦大使風速減少,孤立山峰卻因海拔高使風速增大。因此,風向和風速的時空分布較為復雜。

在有海陸差異對氣流運動的影響,在冬季,大陸比海洋冷,大陸氣壓比海洋高,風從大陸吹向海洋。夏季相反,大陸比海洋熱,風從海洋吹向內陸。這種隨季節轉換的風,我們稱為季風。所謂的海陸風也是白晝時,大陸上的氣流受熱膨脹上升至高空流向海洋,到海洋上空冷卻下沉,在近地層海洋上的氣流吹向大陸,補償大陸的上升氣流,低層風從海洋吹向大陸稱為海風,夜間(冬季)時,情況相反,低層風從大陸吹向海洋,稱為陸風。在山區由于熱力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡,夜間由平原或山坡吹向,前者稱谷風,後者稱為山風。這是由于白天山坡受熱快,溫度溫度高于山谷上方同高度的空氣溫度,坡地上的暖空氣從山坡流向谷地上方,谷地的空氣則沿著山坡向上補充流失的空氣,這時由山谷吹向山坡的風,稱為谷風。

夜間,山坡因輻射冷卻,其降溫速度比同高度的空氣交快,冷空氣沿坡地向下流入山谷,稱為山風。當太陽輻射能穿越地球大氣層時,大氣層約吸收2*10^16W的能量,其中一小部分轉變成空氣的動能。因為熱帶比極帶吸收較多的太陽輻射能,產生大氣壓力差導致空氣流動而產生「風」。至于局部地區,例如,在高山和深谷,在白天,高山頂上空氣受到陽光加熱而上升,深谷中冷空氣取而代之,因此,風由深谷吹向高山;夜晚,高山上空氣散熱較快,于是風由高山吹向深谷。另一例子,如在沿海地區,白天由于陸地與海洋的溫度差,而形成海風吹向陸地;反之,晚上陸風吹向海上。

風的分類

風速是指空氣在單位時間內流動的水準距離。根據風對地上物體所引起的現象將風的大小分為13個等級,稱為風力等級,簡稱風級。以0~12等級數位記載。

風力等級表 風級和符號名稱風速(米)*陸地物象海面波浪浪高(米)風

0無風0.0-0.2煙直上平靜0.0

1軟風0.3-1.5煙示風向微波峰無飛沫0.12輕風1.6-3.3感覺有風小波峰未破碎0.2

3微風3.4-5.4旌旗展開小波峰頂破裂0.6

4和風5.5-7.9吹起塵土小浪白沫波峰1.0

5勁風8.0-10.7小樹搖擺中浪折沫峰群2.0

6強風10.8-13.8電線有聲大浪到個飛沫3.0

7疾風13.9-17.1步行困難破峰白沫成條4.0

8大風17.2-20.7折毀樹枝浪長高有浪花5.5

9烈風20.8-24.4小損房屋浪峰倒卷7.0

10狂風24.5-28.4拔起樹木海浪翻滾咆哮9.0

11暴風28.5-32.6損毀普遍波峰全呈飛沫11.5

12台風32.7-摧毀巨大海浪滔天14.0

註:本表所列風速是指平地上離地10米處的風速值

風向

風向是指風吹來的方向,例如北風就是指空氣自北向南流動。風向一般用8個方位表示。分別為:北、東北、東、東南、南、西南、西、西北。

常見風

陣風:當空氣的流動速度時大時小時,會使風變得忽而大,忽而小,吹在人的身上有一陣陣的感覺,這就是陣風。

旋風:當空氣攜帶灰塵在空中飛舞形成漩渦時,這就是旋風。

焚風:當空氣跨越山脊時,背風面上容易發生一種熱而幹燥的風,就叫焚風。龍卷風:龍卷風是一個猛烈旋轉的圓形空氣柱。遠遠看去,就像一個擺動不停的大象鼻子或吊在空中的巨蟒。

風力歌

零級煙柱直沖天   一級輕煙隨風偏    二級輕風吹臉面

三級葉動紅旗展 四級枝搖飛紙片 五級帶葉小樹搖

六級舉傘步行難 七級迎風走不便 八級風吹樹枝斷

九級屋頂飛瓦片 十級拔樹又倒屋 十一十二級陸上很少見

雲的成因

人們對雲並不陌生,晴朗天空裏那白白的,和陰雨天那烏黑的都稱作雲。它們讓天空變化莫測。人們常常看到天空有時碧空無雲,有時白雲朵朵,有時又是烏雲密布。為什麽天上有時有雲,有時又沒有雲呢?雲究竟是怎樣形成的呢?它又是由有什麽組成的?漂浮在天空中的雲彩是由許多細小的水滴或冰晶組成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起組成的。有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒,雲的底部不接觸地面,並有一定厚度。

雲

雲的形成主要是由水汽凝結成的小水滴。

從地面向上十幾公裏這層大氣中,越靠近地面,溫度越高,空氣也越稠密;越往高空,溫度越低,空氣也越稀薄。

另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和動、植物的水分,隨時蒸發到空中變成水汽。水汽進入大氣後,成雲致雨,或凝聚為霜露,然後又返回地面,滲入土壤或流入江河湖海。以後又再蒸發(汽化),再凝結(凝華)下降。周而復始,迴圈不已。

水汽從蒸發表面進入低層大氣後,這裏的溫度高,所容納的水汽較多,如果這些濕熱的空氣被抬升,溫度就會逐漸降低,到了一定高度,空氣中的水汽就會達到飽和。如果空氣繼續被抬升,就會有多餘的水汽析出。如果那裏的溫度高于0°C,則多餘的水汽就凝結成小水滴;如果溫度低于0°C,則多餘的水汽就凝化為小冰晶。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多並達到人眼能辨認的程度時,就是雲了。雲的形成過程是空氣中的水汽經由各種原因達到飽和或過飽和狀態而發生凝結的過程。使空氣中水汽達到飽和是形成雲的一個必要條件,其主要方式有:

(1)水汽含量不變,空氣降溫冷卻

(2)溫度不變,增加水汽含量

(3)既增加水汽含量,又降低溫度。

但對雲的形成來說,降溫過程是最主要的過程。而降溫冷卻過程中又以上升運動而引起的降溫冷卻作用最為普遍。

雲的成因分類

雲形成于當潮濕空氣上升並遇冷時的區域。這可能發生在:

鋒面雲 鋒面上暖氣團抬升成雲

雲

地形雲 當空氣沿著正地形上升時

平流雲 當氣團經過一個較冷的下墊面時,例如一個冷的水體

對流雲 因為空氣對流運動而產生的雲

氣旋雲 因為氣旋中心氣流上升而產生的雲

雲的形態分類

簡單來說,雲主要有三種形態:一大團的積雲、一大片的層雲和纖維狀的卷雲。

而科學上雲的分類最早是由法國博物學家尚·拉馬克(JeanLamarck)于1801年提出的。1929年,國際氣象組織以英國科學家路克·何華特(LukeHoward)于1803年製定的分類法為基礎,按雲的形狀、組成、形成原因等把雲分為十大雲屬。而這十大雲屬則可按其雲底高度把它們劃入三個雲族:高雲族、中雲族、低雲族。另一種分法則將積雲與積雨雲從低雲族中分出,稱為直展雲族。這裏使用的雲底高度僅適用于中緯度地區。(除英美等國外,世氣組織與各國一般採用國際單位製。)

高雲族 高雲形成于六千米以上高空,對流層較冷的部份。分三屬,都是卷雲類的。在這高度的水都會凝固結晶,所以這族的雲都是由冰晶體所組成的。高雲一般呈纖維狀,薄薄的並多數會透明。

卷雲(Ci,Cirrus) 雲體具有纖維狀結構,色白無影且有光澤,日出前及日落後帶黃色或紅色,雲層較厚時為灰白色。卷雲又分成4類:

雲

毛卷雲:雲絲分散,纖維結構明晰,狀如亂絲、羽毛、尾等。

密卷雲:雲絲密集、聚合成片。

鉤卷雲:雲絲平行排列,頂端有小鉤成小團,類似逗號。

偽卷雲:已脫離母體之積雨雲頂部冰晶部分,雲體大而濃密,經常呈鐵砧狀。

卷層雲(Cs,Cirrostratus) 雲體均勾成層、透明或乳白色,透過雲層日、月輪廓清晰可見,地物有影,常有暈。卷層雲又可分成2類: 

均卷層雲:雲幕薄而均勻,看不出明顯的結構。

毛卷層雲:雲幕的厚度不均勻,絲狀纖維組織明顯。

卷積雲(Cc,Cirrocumulus)雲塊很小,呈白色細鱗、片狀,常成行或成群,排列整齊,似微風吹過水面所引起的小波紋。卷積雲隻有1類。

中雲族

中雲于二千五百米至六千米的高空形成。它們是由過度冷凍的小水點組成。

高層雲(As,Altostratus) 雲體均勻成層,呈灰白色或灰色,布滿全天。高層雲又可分成2類:

透光高層雲:雲層較薄,厚度均勻,呈灰白色,日、月被掩輪廓模糊,似隔一層毛玻璃。

蔽光高層雲:雲層較厚,足灰色,底部可見明暗相間的條紋結構,日、月被掩,不見其輪廓。

高積雲(Ac,Altocumulus)雲塊較小,輪廓分明。薄雲塊呈白色,能見日、月輪廓;厚雲塊呈灰暗色,日、月輪廓不辯。呈扁圓形、瓦塊狀、魚鱗或水波狀的密集雲條。成群、成行、成波狀沿一個或兩個方向整齊排列。高積雲又可分成6類:

透光高積雲:雲塊較薄,個體分離、排列整齊,雲縫處可見藍天;即使無縫隙,雲層薄的部分,也比較明亮。

蔽光高積雲:雲塊較厚,排列密集,雲塊間無縫隙,日、月位置不辨。

莢狀高積雲:雲塊呈白色,中間厚,邊緣薄,輪廓分明,孤立分散,形如豆莢或呈檸檬狀。

堡狀高積雲:雲塊底部平坦,頂部突起成若幹小雲塔,類似遠望的城堡。

絮狀高積雲:雲塊邊緣破碎,很象破碎的棉絮團。

積雲性高積雲:雲塊大小不一,呈灰白色,外形略有積雲特徵,由衰退的濃積雲或積雨雲擴展而成。

低雲族包括層積雲、層雲、雨層雲、積雲、積雨雲五屬(類),其中層積雲、層雲、雨層雲由水滴組成,雲底高度通常在2,500米以下。大部分低雲都可能下雨,雨層雲還常有連續性雨、雪。而積雲、積雨雲由水滴、過冷水滴、冰晶混合組成,雲底高度一般也常在2,500米以下,但雲頂很高。積雨雲多下西北雨,有時伴有狂風、冰雹。

層積雲(Sc,Stratocumulus) 雲塊一般較大,其薄厚或形狀有很大差異,常呈灰臼色或灰色,結構較松散。薄雲塊可辨出日、月位置;厚雲塊則較陰暗。有時零星散布,大多成群、成行、成波狀沿一個或兩個方向整齊排列。層積雲又可分成5類:

透光層積雲:雲塊較薄,呈灰白色,排列整齊,縫隙處可以看見藍天,即使無縫隙,雲塊邊緣也較明亮。

蔽光層積雲:雲塊較厚;顯暗灰色,雲塊間無縫隙,常密集成層,布滿全天,底部有明顯的波狀起伏。

積雲性層積雲:雲塊大小不一,呈灰白或暗灰色條狀,頂部有積雲特征,由衰退的積雲或積雨雲展平而成。

莢狀層積雲:雲體扁平,常由傍晚地面四散的受熱空氣上升而直接形成。

堡狀層積雲:雲塊頂部突起,雲底連在一條水準線上,類似遠處城堡。

層雲(St,Stratus) 雲體均勾成層,呈灰色,似霧,但不與地接,常籠罩山腰。層雲又可分成2類:

層雲:雲體均勾成層,呈灰色,似霧,但不與地接,常籠罩山腰。

碎層雲:由層雲分裂或濃霧抬升而形成的支離破碎的層雲小片。

雨層雲(Ns,Nimbostratus) 雲體均勻成層,布滿全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,雲底常伴有碎雨雲,降連續性雨雪。雨層雲又可分成2類:

雨層雲:雲體均勻成層,布滿全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,雲底常伴有碎雨雲,降連續性雨雪。

碎雨雲:雲體低而破碎,形狀多變,呈灰色或暗灰色,常出現在雨層雲、積雨雲及蔽光高層雲下,系降水物蒸發,空氣濕度增大凝結而形成。

直展雲族  

直展雲有非常強的上升氣流,所以它們可以一直從底部長到更高處。帶有大量降雨和雷暴的積雨雲就可以從接近地面的高度開始,然後一直發展到七萬五千尺的高空。在積雨雲的底部,當下降中較冷的空氣與上升中較暖的空氣相遇就會形成像一個個小袋的乳狀雲。薄薄的襆狀雲則會在積雨雲膨脹時于其頂部形成。

積雲(Cu,Cumulus) 個體明顯,底部較平,頂部凸起,雲塊之間多不相連,雲體受光部分潔白光亮,雲底較暗。積雲又可分成3類:

淡積雲:個體不大,輪廓清晰,底部平坦,頂部呈圓弧形凸起,狀如饅頭,其厚度小于水準寬度。

濃積雲:個體高大,輪廓清晰,底部平而暗,頂部圓弧狀重疊,似花椰菜,其厚度超過水準寬度。

碎積雲:個體小,輪廓不完整,形狀多變,多為白色碎塊,系破碎或初生積雲。

積雨雲(Cb,Cumulonimbus) 雲濃而厚,雲體龐大如高聳的山岳,頂部開始凍結,輪廓模糊,有纖維結構,底部十分陰暗,常有雨幡及碎雨雲。積雨雲又可分成2類:

禿積雨雲:雲頂開始凍結,圓弧形重疊,輪廓模糊,但尚未向外展。

鬃積雨雲:雲頂有白色絲狀纖維結構,並擴展成為馬鬃狀或鐵砧狀,雲底陰暗混亂。

其他

凝結尾跡是指當噴射飛機在高空劃過時所形成的細長而稀薄的雲。

夜光雲非常罕見,它形成于大氣層的中間層,隻能在高緯度地區看到。

每一種雲都有它的特殊性,但不是一成不變的。在一定條件下,這一種雲可以轉變為那一種雲,那一種雲又可以轉變為另一種雲。例如淡積雲可以發展成濃積雲,再發展成積雨雲;積雨雲頂部脫離成為偽卷夜光雲民間早就認識到可以通過觀運來預測天氣變化。1802年,英國博物學家盧克·霍華德提出了著名的雲的分類法,是觀雲測天氣更加準確。霍華德將雲分為三類:積雲、層雲和卷雲。這三類雲加上表示高度的詞和表示降雨的詞,產生了十種雲的基本類型。根據這些雲相,人們掌握了一些比較可靠的預測未來12個小時天氣變化的經驗。比如:絨毛狀的積雲如果分布非常分散,可表示為好天氣,但是如果雲塊擴大或有新的發展,則意味著會突降暴雨。

那最輕盈、站得最高的雲,叫卷雲。這種雲很薄,陽光可以透過雲層照到地面,房屋和樹木的光與影依然很清晰。卷雲絲絲縷縷地飄浮著,有時像一片白色的羽毛,有時像一塊潔白的綾紗。如果卷雲成群成行地排列在空中,好像微風吹過水面引起的鱗波,這就成了卷積雲。卷雲和卷積雲都很高,那裏水分少,它們一般不會帶來雨雪。還有一種像棉花團似的白雲,叫積雲。它們常在兩千米左右的天空,一朵朵分散著,映著燦爛的陽光,雲塊四周散發出金黃的光輝。積雲都在上午出現,午後最多,傍晚漸漸消散。在晴天,我們還會偶見一種高積雲。高積雲是成群的扁球狀的雲塊,排列很勻稱,雲塊間露出碧藍的天幕,遠遠望去,就像草原上雪白的羊群。卷雲、卷積雲、積雲和高積雲,都是很美麗的。

當那連綿的雨雪將要來臨的時候,卷雲在聚集著,天空漸漸出現一層薄雲,仿佛蒙上了白色的綢幕。這種雲叫卷層雲。卷層雲慢慢地向前推進,天氣就將轉陰。接著,雲層越來越低,越來越厚,隔了雲看太陽或月亮,就像隔了一層毛玻璃,朦朧不清。這時卷層雲已經改名換姓,該叫它高層雲了。出現了高層雲,往往在幾個鍾頭內便要下雨或者下雪。最後,雲壓得更低,變得更厚,太陽和月亮都躲藏了起來,天空被暗灰色的雲塊密密層層地布滿了。這種雲叫雨層雲。雨層雲一形成,連綿不斷的雨雪也就降臨了。

夏天,雷雨到來之前,在天空先會看到積雲。積雲如果迅速地向上凸起,形成高大的雲山,群峰爭奇,聳入天頂,就變成了積雨雲。積雨雲越長越高,雲底慢慢變黑,雲峰漸漸模糊,不一會,整座雲山崩塌了,烏雲彌漫了天空,頃刻間,雷聲隆隆,電光閃閃,馬上就會嘩啦嘩啦地下起暴雨,有時竟會帶來冰雹或者龍卷風。

我們還可以根據雲上的光彩現象,推測天氣的情況。在太陽和月亮的周圍,有時會出現一種美麗的七彩光圈,裏層是紅色的,外層是紫色的。這種光圈叫做暈。日暈和月暈常常產生在卷層雲上,卷層雲後面的大片高層雲和雨層雲,是大風雨的征兆。所以有“日暈三更雨,月暈午時風”的說法。說明出現卷層雲,並且伴有暈,天氣就會變壞。另有一種比暈小的彩色光環,叫做“華”。顏色的排列是裏紫外紅,跟暈剛好相反。日華和月華大多產生在高積雲的邊緣部分。華環由小變大,天氣趨向晴好。華環由大變小,天氣可能轉為陰雨。夏天,雨過天晴,太陽對面的雲幕上,常會掛上一條彩色的圓弧,這就是虹。人們常說:“東虹轟隆西虹雨。”意思是說,虹在東方,就有雷無雨;虹在西方,將有大雨。還有一種雲彩常出現在清晨或傍晚。太陽照到天空,使雲層變成紅色,這種雲彩叫做霞。朝霞在西,表明陰雨天氣在向我們進襲;晚霞在東,表示最近幾天裏天氣晴朗。所以有“朝霞不出門,晚霞行千裏”的諺語。

雲吸收從地面散發的熱量,並將其反射回地面,這有助于使地球保溫。但是雲同時也將太陽光直接反射回太空,這樣便有降溫作用。哪種作用佔上風取決于雲的形狀和位置。

霧的成因

霧形成的條件一是冷卻,二是加濕,三是有凝結核。增加水汽含量。這是由輻射冷卻形成的,多出現在晴朗、微風、近地面水汽比較充沛且比較穩定或有逆溫存在的夜間和清晨,氣象上叫輻射霧;另一種是暖而濕的空氣作水準運動,經過寒冷的地面或水面,逐漸冷卻而形成的霧,氣象上叫平流霧;有時兼有兩種原因形成的霧叫混合霧。可以看出,具備這些條件的就是深秋初冬,尤其是深秋初冬的早晨。

霧

我們還可以看到一種蒸發霧。即冷空氣流經溫暖水面,如果氣溫與水溫相差很大,則因水面蒸發大量水汽,在水面附近的冷空氣便發生水汽凝結成霧。這時霧層上往往有逆溫層存在,否則對流會使霧消散。所以蒸發霧範圍小,強度弱,一般發生在下半年的水塘周圍。

城市中的煙霧是另一種原因所造成的,那就是人類的活動。早晨和晚上正是供暖鍋爐的高峰期,大量排放的煙塵懸浮物和汽車尾氣等污染物在低氣壓、風小的條件下,不易擴散,與低層空氣中的水汽相結合,比較容易形成煙塵(霧),而這種煙塵(霧)持續時間往往較長。

霧消散的原因,一是由于下墊面的增溫,霧滴蒸發;二是風速增大,將霧吹散或抬升成雲;再有就是湍流混合,水汽上載,熱量下遞,近地層霧滴蒸發。

霧的持續時間長短,主要和當地氣候幹濕有關:一般來說,幹旱地區多短霧,多在1小時以內消散,潮濕地區則以長霧最多見,可持續6小時左右。

霧的種類

1)輻射霧

多出現在晴朗、微風、近地面水汽比較充沛且比較穩定或有逆溫存在的夜間和清晨。

2)平流霧

暖而濕的空氣作水準運動,經過寒冷的地面或水面,逐漸冷卻而形成的霧,氣象上叫平流霧。

3)蒸發霧

即冷空氣流經溫暖水面,如果氣溫與水溫相差很大,則因水面蒸發大量水汽,在水面附近的冷空氣便發生水汽凝結成霧。這時霧層上往往有逆溫層存在,否則對流會使霧消散。所以蒸發霧範圍小,強度弱,一般發生在下半年的水塘周圍。

4)上坡霧

這是潮濕空氣沿著山坡上升,絕熱冷卻使空氣達到過飽和而產生的霧。這種潮濕空氣必須穩定,山坡坡度必須較小,否則形成對流,霧就難以形成。

5)鋒面霧

經常發生在冷、暖空氣交界的鋒面附近。鋒前鋒後均有,但以暖鋒附近居多。鋒前霧是由于鋒面上面暖空氣雲層中的雨滴落入地面冷空氣內,經蒸發,使空氣達到過飽和而凝結形成;而鋒後霧,則由暖濕空氣移至原來被暖鋒前冷空氣佔據過的地區,經冷卻達到過飽和而形成的。因為鋒面附近的霧常跟隨著鋒面一道移動,軍事上就常常利用這種鋒面霧來掩護部隊,向敵人進行突然襲擊。

6)混合霧

有時兼以上有兩種原因形成的霧叫混合霧。

7)煙霧  

通常所說的煙霧是煙和霧同時構成的固、液混合態氣溶膠,如硫酸煙霧、光化學煙霧等。城市中的煙霧是另一種原因所造成的,那就是人類的活動。早晨和晚上正是供暖鍋爐的高峰期,大量排放的煙塵懸浮物和汽車尾氣等污染物在低氣壓、風小的條件下,不易擴散,與低層空氣中的水汽相結合,比較容易形成煙塵(霧),而這種煙塵(霧)持續時間往往較長。

在《環境監測》一書中按其形式把它分為分散型氣溶膠和凝聚型氣溶膠。常溫狀態下的液體,由于飛濺、噴射等原因被霧化而形成的微小霧滴分散在大氣中,構成分散型氣溶膠。液體因加熱變成蒸汽逸散到大氣中,遇冷後又凝集成微小液滴形成凝聚型氣溶膠。霧的粒徑一般在10μm以下。

霧與生產生活的關系

霧是千變萬化的,紛繁復雜的,但不外乎輻射霧、平流霧兩種。現象雖紛紜,本質都是一個:水氣遇冷凝結而成。有時霧出預報晴,有時霧出預報雨,似乎混亂不堪,但是隻要掌握了輻射霧、平流霧的特征,多方觀察,仔細分析,就能準確地抓住霧與天晴、落雨的規律,以便預測天氣了。這對于農業、交通、航天、航海都有用處。

霧與未來天氣的變化有著密切的關系。自古以來,我國勞動人民就認識這個道理了,並反映在許多民間諺語裏。如:“黃梅有霧,搖船不問路。”這是說春夏之交的霧是雨的先兆,故民間又有“夏霧雨”的說法。又如:“霧大不見人,大膽洗衣裳。”這是說冬霧兆晴,秋霧也如此。

準確的看霧知天,還必須看霧持續的時間。輻射霧是由于天氣受冷,水氣凝結而成,所以白天溫度一升高,就煙消雲散,天氣晴好;反之,“霧不散就是雨”。霧若到白天還不散,第二天就可能是陰雨天了,因此民諺說:“大霧不過晌,過晌聽雨響。”

為什麽同樣是霧,有的兆雨,有的兆晴呢?

這要從氣象學的知識裏得到解釋。隻要低層空氣的水氣含量較多時,趕上夜間溫度驟降,水氣就會凝結成霧。霧有輻射霧,即在較為晴好、穩定的情況下形成的霧。隻要太陽出來,溫度升高,霧就自然消失。對此,民間的說法是:“清晨霧色濃,天氣必久晴。”“霧裏日頭,曬破石頭。”“早上地罩霧,盡管曬稻。”人們見輻射霧,往往“十霧九晴”。便得出這些說法。

秋冬季節,北方的冷空氣南下後,隨著天氣轉晴和太陽的照射,空氣中的水分的含量逐漸增多,容易形成輻射霧,因此秋冬的霧便往往能預報明天的好天氣。

春夏季節的霧便不同了,它大多來自海上的暖濕空氣流,碰到較冷的地面,下層空氣也變冷,水氣就凝結成霧了。這種霧叫平流霧。它是海上的暖濕空氣侵入大陸,突然遇冷而形成的。這些暖濕氣流與大陸的幹冷空氣相遇,自然就陰雨綿綿了。所以春夏霧預示著天氣陰雨。

霧與天氣的關系如此密切,故可以看霧知天氣的變化了。不過,上述的關于輻射霧、平流霧的解釋隻是就大體情況而言的。霧與天氣的關系並不如此簡單,還有許多復雜的內容,因此不能生搬硬套,而要具體情況具體分析。也就是說,要準確地看霧知天,還要作多方面觀察、分析,進行綜合判斷。

雨的成因

雨是從雲中降落的水滴,陸地和海洋表面的水蒸發變成水蒸氣,水蒸氣上升到一定高度後遇冷變成小水滴,這些小水滴組成了雲,它們在雲裏互相碰撞,合並成大水滴,當它大到空氣托不住的時候,就從雲中落了下來,形成了雨。雨的成因多種多樣,它的表現形態也各具特色,有毛毛細雨,有連綿不斷的陰雨,還有傾盆而下的陣雨。雨水是人類生活中最重要的淡水資源,植物也要靠雨露的滋潤而茁壯成長。但暴雨造成的洪水也會給人類帶來巨大的災難。

雨

地球上的水受到太陽光的照射後,就變成水蒸氣被蒸發到空氣中去了。水汽在高空遇到冷空氣便凝聚成小水滴。這些小水滴都很小,直徑隻有0.01~0.02毫米,最大也隻有0.2毫米。它們又小又輕,被空氣中的上升氣流托在空中。就是這些小水滴在空中聚成了雲。這些小水滴要變成雨滴降到地面,它的體積大約要增大100多萬倍。這些小水滴是怎樣使自己的體積成長到100多萬倍的呢?它主要依靠兩個手段,其一是凝結和凝華增大。

其二是依靠雲滴的碰並增大。在雨滴形成的初期,雲滴主要依靠不斷吸收雲體四周的水氣來使自己凝結和凝華。如果雲體內的水氣能源源不斷得到供應和補充,使雲滴表面經常處于過飽和狀態,那麽,這種凝結過程將會繼續下去,使雲滴不斷增大,成為雨滴。

但有時雲內的水氣含量有限,在同一塊雲裏,水氣往往供不應求,這樣就不可能使每個雲滴都增大為較大的雨滴,有些較小的雲滴隻好歸並到較大的雲滴中去。如果雲內出現水滴和冰晶共存的情況,那麽,這種凝結和凝華增大過程將大大加快。當雲中的雲滴增大到一定程度時,由于大雲滴的體積和重量不斷增加,它們在下降過程中不僅能趕上那些速度較慢的小雲滴,而且還會“吞並”更多的小雲滴而使自己壯大起來。當大雲滴越長越大,最後大到空氣再也托不住它時,便從雲中直落到地面,成為我們常見的雨水。

雨的分類

雨的種類很多,除了酸雨,有顏色的雨外,還有許多有趣的雨,比如蛙雨,鐵雨,金雨,甚至錢雨。它們都是龍卷風的傑作。雨的分類首先要看以什麽為標準進行劃分的:

1.按照降水的成因分:有對流雨、鋒面雨、地形雨、台風雨(氣旋雨)

2.按照降水量的大小:小雨、中雨、大雨、暴雨

3.按照降水的形式:降雪、降雨、冰雹...

雨量等級劃分標準是:日降水量在0-10毫米之間為小雨;在10-25毫米之間為中雨;在25-50毫米之間為大雨;在50-100毫米之間為暴雨;100-200毫米之間為大暴雨、大于200毫米的為特大暴雨。

雪的成因

天空中運動的水汽怎樣才能形成降雪呢?是不是溫度低于零度就可以了?不是的,水汽想要結晶,形成降雪必須具備兩個條件:

雪

一個條件是水汽飽和。空氣在某一個溫度下所能包含的最大水汽量,叫做飽和水汽量。空氣達到飽和時的溫度,叫做露點。飽和的空氣冷卻到露點以下的溫度時,空氣裏就有多餘的水汽變成水滴或冰晶。因為冰面飽和水汽含量比水面要低,所以冰晶生長所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說,水滴必須在相對濕度(相對濕度是指空氣中的實際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值)不小于100%時才能成長;而冰晶呢,往往相對濕度不足100%時也能成長。例如,空氣溫度為-20℃時,相對濕度隻有80%,冰晶就能成長了。氣溫越低,冰晶成長所需要的濕度越小。因此,在高空低溫環境裏,冰晶比水滴更容易產生。

另一個條件是空氣裏必須有凝結核。有人做過試驗,如果沒有凝結核,空氣裏的水汽,過飽和到相對濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現象在自然大氣裏是不會存在的。所以沒有凝結核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。凝結核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結核是那些吸收水分最強的物質微粒。比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學物質的微粒。所以我們有時才會見到天空中有雲,卻不見降雪,在這種情況下人們往往採用人工降雪。

不在天空裏凝結的雪花:雪都是從天空中降落下來的,怎麽會有不是在天空裏凝結的雪花呢?

1779年冬天,俄國彼得堡的一家報紙,報道了一件十分有趣的新聞。這則新聞說,在一個舞會上,由于人多,又有成千上百支蠟燭的燃燒,使得舞廳裏又熱又悶,那些身體欠佳的夫人、小姐們幾乎要在歡樂之神面前昏倒了。這時,有一個年輕男子跳上窗台,一拳打破了玻璃。于是,舞廳裏意想不到地出現了奇跡,一朵朵美麗的雪花隨著窗外寒冷的氣流在大廳裏翩翩起舞,飄落在悶熱得發昏的人們的頭發上和手上。有人好奇地沖出舞廳,想看看外面是不是下雪了。令人驚奇的是天空星光燦爛,新月銀光如水。

那麽,大廳裏的雪花是從哪兒飛來的呢?這真是一個使人百思不解的問題。莫非有人在耍什麽魔術?可是再高明的魔術師,也不可能在大廳裏耍出雪花來。

後來,科學家才解開了這個迷。原來,舞廳裏由于許多人的呼吸飽含了大量水汽,蠟燭的燃燒,又散布了很多凝結核。當窗外的冷空氣破窗而入的時候,迫使大廳裏的飽和水汽立即凝華結晶,變成雪花了。因此,隻要具備下雪的條件,屋子裏也會下雪的。

雪花形狀

下雪時的景致美不勝收,但科學家和工藝美術師贊嘆的還是小巧玲瓏的雪花圖案。遠在一百多年前,冰川學家們已經開始詳細描述雪花的形態了。

西方冰川學的鼻祖丁鐸耳在他的古典冰川學著作裏,這樣描述他在羅扎峰上看到的雪花:“這些雪花……全是由小冰花組成的,每一朵小冰花都有六片段預告瓣,有些花瓣象山蘇花一樣放出美麗的小側舌,有些是圓形的,有些又是箭形的,或是鋸齒形的,有些是完整的,有些又呈格狀,但都沒有超出六瓣型的範圍。”

在中國,早在公元前一百多年的西漢文帝時代,有位名叫韓嬰的詩人,他寫了一本《韓詩外傳》,在書中明確指出,“凡草木花多五出,雪花獨六出。”

雪花的基本形狀是六角形,但是大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,就象地球上找不出兩個完全相同的人一樣。許多學者用顯微鏡觀測過成千上萬朵雪花,這些研究最後表明,形狀、大小完全一樣和各部分完全對稱的雪花,在自然界中是無法形成的。

在已經被人們觀測過的這些雪花中,再規則勻稱的雪花,也有畸形的地方。為什麽雪花會有畸形呢?因為雪花周圍大氣裏的水汽含量不可能左右上下四面八方都是一樣的,隻要稍有差異,水汽含量多的一面總是要成長得快一些。

世界上有不少雪花圖案蒐集者,他們象集郵愛好者一樣收集了各種各樣的雪花照片。有個名叫賓特萊的美國人,花了畢生精力拍攝了近六千張照片。蘇聯的攝影愛好者西格尚,也是一位雪花照片的攝影家,他的令人銷魂的作品經常被工藝美術師用來作為結構圖案的模型。日本人中谷宇吉郎和他的同事們,在日本北海道大學實驗室的冷房間裏,在日本北方雪原上的帳篷裏,含辛茹苦二十年,拍攝和研究了成千上萬朵的雪花。

但是,盡管雪花的形狀千姿百態,卻萬變不離其宗,所以科學家們才有可能把它們歸納為前面講過的七種形狀。在這七種形狀中,六角形雪片和六棱柱狀雪晶是雪花的最基本形態,其它五種不過是這兩種基本形態的發展、變態或組合。

雪對人體健康的作用

冬季,大雪紛飛,蒼茫無際。人們在觀賞玉樹瓊花之時,往往忽視了雪的作用。雪對人體健康有很多好處。《本草綱目》早有記載,雪水能解毒,治瘟疫。民間有用雪水治療火燙傷、凍傷的單方。

經常用雪水洗澡,不僅能增強皮膚與身體的抵抗力,減少疾病,而且能促進血液迴圈,增強體質。如果長期飲用潔凈的雪水,可益壽延年。這是那些深山老林中長壽老人長壽的“秘訣”之一。

雪為什麽有如此奇特的功能呢?因為雪水中所含的重水比普通水中重水的數量要少1/4。重水能嚴重地抑製生物的生命過程。有人作過試驗,魚類在含重水30-50%的水中很快就會死亡。雨雪形成最基本的條件是大氣中要有“凝結核”存在,而大氣中的塵埃、煤粒、礦物質等固體雜質則是最理想的凝結核。如果空氣中水汽、溫度等氣象要素達到一定條件時,水汽就會在這些凝結核周圍凝結成雪花。所以,雪花能大量清洗空氣中的污染物質。故每當一次大雪過後空氣就顯得格外清新。

據測定,一般新雪的密度每立方釐米為0.05-0.10克。所以,地面積雪對音波的反射率極低,能吸收大量音波,能為減少噪音作出貢獻。

雪的作用

雪花是一種美麗的結晶體,它在飄落過程中成團攀聯在一起,就形成雪片。單個雪花的大小通常在0.05——4.6毫米之間。雪花很輕,單個重量隻有0.2——0.5克。無論雪花怎樣輕小,怎樣奇妙萬千,它的結晶體都是有規律的六角形,所以古人有“草木之花多五出,度雪花六出”的說法。雪花多麽美麗而輕盈呀!我越來越喜歡雪花了,如果能夠再次目睹大地白雪皚皚,綠樹披銀裝,真是一件賞心悅目的趣事。

“瑞雪兆豐年”是我國廣為流傳的農諺。在北方,一層厚厚而疏松的積雪,像給小麥蓋了一床御寒的棉被。雪中所寒的氮素,易被農作物吸收利用。雪水溫度低,能凍死地表層越冬的害蟲,也給農業生產帶來好處。所以又有一句農諺“冬天麥蓋三層被,來年枕著饅頭睡。”

雪的作用很廣,但雪對人類有很大的好處。首先是有利于農作物的生長發育。因雪的導熱本領很差,土壤表面蓋上一層雪被,可以減少土壤熱量的外傳,阻擋雪面上寒氣的侵入,所以,受雪保護的庄稼可安全越冬。積雪還能為農作物儲蓄水分。此外,雪還能增強土壤肥力。據測定,每1升雪水裏,約含氮化物7.5克。雪水滲入土壤,就等于施了一次氮肥。用雪水喂養家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明顯的效益。

雪對人有利也有害處,在三四月份的仲春季節,如突然因寒潮侵襲而下了大雪。就會造成凍寒。所以農諺說:“臘雪是寶,春雪不好。”

雪的保溫作用

積雪,好像一條奇妙的地毯,鋪蓋在大地上,使地面溫度不致因冬季的嚴寒而降得太低。積雪的這種保溫作用,是和它本身的特徵分不開的。

我們都知道,冬天穿棉襖很暖和,穿棉襖為什麽暖和呢?這是因為棉花的孔隙度很高,棉花孔隙裏充填著許多空氣,空氣的導熱性能很差,這層空氣阻止了人體的熱量向外擴散。覆蓋在地球胸膛上的積雪很象棉花,雪花之間的孔隙度很高,就是鑽進積雪孔隙裏的這層空氣,保護了地面溫度不會降得很低。當然,積雪的保溫功能是隨著它的密度而隨時在變化著的。這很象穿著新棉襖特別暖和,舊棉襖就不太暖和的情況一樣。新雪的密度低,貯藏在裏面的空氣就多,保溫作用就顯得特別強。老雪呢,象舊棉襖似的,密度高,貯藏在裏面的空氣少,保溫作用就弱了。

為什麽物體裏貯藏的空氣越多,保溫效果越強呢?

這是因為空氣是不良導體的緣故。我們知道,任何一個物體,它本身都能通過熱量,這種能夠通過熱量的性能,稱做物體的導熱性。在自然界常見的幾種物質中,空氣的導熱性最差。所以物體裏容納的空氣越多,它的導熱性就越差。由于積雪裏所能容納的空氣量變化幅度較大,因此,積雪的導熱系數變化幅度也較大。一般剛下的新雪孔隙大,保溫效應最好,到春天融雪後期,積雪為水所浸漬,這時它的導熱系數就更接近于水了,積雪的保溫作用便趨于消失。

雪蝕作用

冰緣氣候條件下積雪場頻繁的消融和凍脹所產生的一種侵蝕作用。產生雪蝕作用的地區分布在沒有冰蓋的極地和亞極地以及雪線以下、樹線以上的高山帶。那裏年均氣溫為0℃左右,屬于永久凍土帶。雪場邊緣的交替凍融,一方面通過冰劈作用使地表物質破碎;一方面雪融水將粉碎的細粒物質帶走,故雪蝕作用包括剝蝕和搬運兩種作用。隨著雪場底部加深,周邊擴大,山坡上逐漸形成周邊坡度小的寬淺盆狀凹地,即雪融凹地。其形態、成因和空間分布均不同于冰鬥,但兩者又有聯系。當氣候進一步變冷、雪線下降時,雪蝕凹地可發育成冰鬥;反之,氣候轉暖、冰川消退時,冰鬥可退化為雪融凹地。不同自然地理條件下的雪蝕作用方式和速度各不相同。在緯度較低、降水量大、年凍融日數多的地方,雪蝕作用速率較快,雪蝕凹地深、面積大。如中國東北小興安嶺地區,雪蝕凹地十分普遍。反之,在緯度高、降水量少、夏溫低的地方,雪蝕作用就弱。地面坡度的影響是:坡陡>40°,雪場不易存在;平地上雪蝕作用極慢;30°左右的坡地上,雪蝕作用最為活躍。

春暖時節積雪融化成水而匯流成的汛期,叫做春汛。

不少人都有這樣的感覺,融雪天比下雪天冷,這主是因為積雪的消融需要消耗大量的熱。雪的融化潛熱比較大,把l克零度的雪融化成為零度的水,需要熱量79.67卡。換句話說,這些熱量可以把同樣重量的零度的水,升溫到79.67℃。由于融雪需要消耗一定的熱量,因此,在春汛期間,大地上的氣溫還不能升高,將出現一段春寒時期。

每年夏天我國長江黃河等大河流都要進行防洪抗洪,因為這時是這些大河流的汛期,河道裏的水量最大。但是世界上有些河流,例如蘇聯的額爾齊斯河、鄂畢河、葉尼塞河、勒拿河以及加拿大平原上的一些河流,它們的主汛期不在夏天而是在春天,春汛是全年最大的汛期,遠遠超過夏汛的規模。

原來這些河流流經的平原地區有很厚的積雪,並且這些地區春季暖氣團活動頻繁,暖氣團過境時水汽遇到積雪表面便降溫發生凝結現象,l克水汽凝結時釋放出來的潛熱有597卡,能使7.5克的積雪消融。因此,平原地區有些地方盡管積雪很深,卻能在幾天裏就被暖氣團消融得幹幹凈凈,融化的雪水流入大量河道,這是造成春汛泛濫的主要原因。

我國西部地方一些內流河,春汛也是那裏最大的汛期,而且來勢特別猛,有時造成水災。可是這些地方一到夏天,河流裏的水量反而迅速減少,進入枯水季節。像發源于準噶爾界山的額敏河,春天水量特別豐富,一到夏天,水量小到清澈見底,隻有靠少量地下水滲入才不至于斷流。

這些河流主要發源于山區,在山區冬天降下的積雪沒有融化,到春天時這些積雪受太陽輻射而融化形成了內陸河一年中難得一見的汛期。在一些高山地區,山頂常年存在積雪,但是這些積雪在一定高度以上常年不化,這個高度叫做雪線,隻有在雪線以下的積雪春天才會融化。我國內陸河大多流經幹旱區,水量少。但是在春汛期間河水來的特別猛烈集中,也要進行抗洪,所以在沙漠地區發生洪水也不是天方夜譚。

在中國北方的絕大部分地區,春汛是灌溉農田的最寶貴的水源。冬天季節積雪的多少,融雪後形成的春汛的大小和遲早,都與北方地區的農牧業生產悠息相關。總的說來,中國的季節積雪是偏少的,屬幹少雪的國家,因而許多地方不是擔心春汛過大,而是苦于春汛不足,發坐春旱現象。華北和西北的一些地方,春旱現象經常發生。相比之下,東北平原春旱極少出現,原因就在于那裏冬天的季節積雪多,而且春天的汛期不太凶猛卻又延續時間比較長。

雪崩的危害

人類短跑的世界冠軍,不過每秒鍾跑11米;動物界的短跑冠軍獵豹在追捕獵物時出現的閃電般的速度,不過每秒鍾跑30.5米;十二級的強大台風,不過每秒鍾跑32.5米。但是雪崩卻能夠達到每秒鍾97米的驚人程度。如,1970年秘魯的大雪崩,雪崩在不到三分鍾時間裏飛跑了14.5公裏路程。也就是說,每秒鍾平均達到近90米的速度。

雪崩的破壞力十分強大,這主要和它的速度有關。高速運動的物體會產生強大的沖擊力。一顆子彈,當你用手拿著它碰到人體時,一點也看不出它有什麽危險。但是當它從槍筒裏高速飛射出來時,能夠把人置于死地。飛機最怕在空中與小鳥相撞,那是因為高速飛行的飛機常常會被小鳥撞破前艙的玻璃。

雪崩的沖擊力量是非常驚人的。運動速度大的雪崩,能使每平方米的被打物體表面,承受40~50噸的力量。世界上根本就沒有哪些物體,能夠經受得住這樣巨大的沖擊力。即使是鬱鬱蔥蔥的森林,遇到高速運動的大雪崩,也會象理發推子推過我們的頭頂一樣,一掃而光。

雪崩造成災害的另一個原因是雪崩引起的氣浪。雪崩體在高速運動過程中,能夠引起空氣劇烈的振蕩,在雪崩龍頭前方造成強大的氣浪。這種氣浪有些類似于核子彈爆炸時的沖擊波,力量是很大的。秘魯1970年的大雪崩所引起的氣浪,把地面上的岩石碎屑卷揚起來,竟使附近地方下了一場稀奇的“石雨”。

在陡岩或者河谷急轉彎的地方,雪崩體很可能被阻停留下來。而雪崩氣浪卻很難停止,它會繼續沿著雪崩運動的方向爬山越嶺。因此,雪崩氣浪的作用範圍要比雪崩體大得多。雪崩氣浪也能摧毀森林、房屋和其他工程設施。它越過交通線路時,甚至能傾覆車輛。人遇到它,即使刮不走,也會被它窒息而死。

雪崩同戰爭一樣,帶給人們的都是無窮的災難,它們之間好似有不解之緣。

霜的形成

在寒冷季節的清晨,草葉上、土塊上常常會覆蓋著一層霜的結晶。它們在初升起的陽光照耀下閃閃發光,待太陽升高後就融化了。人們常常把這種現象叫“下霜”。翻翻日歷,每年10月下旬,總有“霜降”這個節氣。我們看到過降雪,也看到過降雨,可是誰也沒有看到過降霜。其實,霜不是從天空降下來的,而是在近地面層的空氣裏形成的。

霜

霜是一種白色的冰晶,多形成于夜間。少數情況下,在日落以前太陽斜照的時候也能開始形成。通常,日出後不久霜就融化了。但是在天氣嚴寒的時候或者在背陰的地方,霜也能終日不消。

霜本身對植物既沒有害處,也沒有益處。通常人們所說的“霜害”,實際上是在形成霜的同時產生的“凍害”。但農村常有冬季將某些蔬菜水果放置在外,利用霜的溫度對其進行長時間貯藏。某些蔬菜在經過霜降後(如紅薯,柑橘)味道會變的更加特別生脆甜口,而霜降後,白菜裏的淀粉在植株內淀粉酶的作用下,由水解作用變成麥芽糖,又經過麥芽糖酶的作用,變成葡萄糖。葡萄糖很容易溶解在水中,而且是甜的,所以白菜就有了甜味。同樣,霜打的蘿卜也格外好吃。。

霜的形成不僅和當時的天氣條件有關,而且與所附著的物體的屬性也有關。當物體表面的溫度很低,而物體表面附近的空氣溫度卻比較高,那麽在空氣和物體表面之間有一個溫度差,如果物體表面與空氣之間的溫度差主要是由物體表面輻射冷卻造成的,則在較暖的空氣和較冷的物體表面相接觸時空氣就會冷卻,達到水汽過飽和的時候多餘的水汽就會析出。如果溫度在0°C以下,則多餘的水汽就在物體表面上凝華為冰晶,這就是霜。因此霜總是在有利于物體表面輻射冷卻的天氣條件下形成。

另外,雲對地面物體夜間的輻射冷卻是有妨礙的,天空有雲不利于霜的形成,因此,霜大都出現在晴朗的夜晚,也就是地面輻射冷卻強烈的時候。

此外,風對于霜的形成也有影響。有微風的時候,空氣緩慢地流過冷物體表面,不斷地供應著水汽,有利于霜的形成。但是,風大的時候,由于空氣流動得很快,接觸冷物體表面的時間太短,同時風大的時候,上下層的空氣容易互相混合,不利于溫度降低,從而也會妨礙霜的形成。大致說來,當風速達到3級或3級以上時,霜就不容易形成了。

因此,霜一般形成在寒冷季節裏晴朗、微風或無風的夜晚。

霜的形成,不僅和上述天氣條件有關,而且和地面物體的屬性有關。霜是在輻射冷卻的物體表面上形成的,所以物體表面越容易輻射散熱並迅速冷卻,在它上面就越容易形成霜。同類物體,在同樣條件下,假如質量相同,其內部含有的熱量也就相同。如果夜間它們同時輻射散熱,那末,在同一時間內表面積較大的物體散熱較多,冷卻得較快,在它上面就更容易有霜形成。這就是說,一種物體,如果與其質量相比,表面積相對大的,那麽在它上面就容易形成霜。草葉很輕,表面積卻較大,所以草葉上就容易形成霜。另外,物體表面粗糙的,要比表面光滑的更有利于輻射散熱,所以在表面粗糙的物體上更容易形成霜,如土塊。

霜的消失

霜的消失有兩種方式:一是升華為水汽,一是融化成水。最常見的是日出以後因溫度升高而融化消失。霜所融化的水,對農作物有一定好處。

霜的出現,說明當地夜間天氣晴朗並寒冷,大氣穩定,地面輻射降溫強烈。這種情況一般出現于有冷氣團控製的時候,所以往往會維持幾天好天氣。我國民間有“霜重見晴天”的諺語,道理就在這裏。

冰雹

冰雹,人們常稱為雹。冰雹是在對流雲中形成,當水汽隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴,若隨著高度增加溫度繼續降低,達到攝氏零度以下時,水滴就凝結成冰粒,在它上升運動過程中,並會吸附其周圍小冰粒或水滴而長大,直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降,當其降落至較高溫度區時,其表面會融解成水,同時亦會吸附周圍之小水滴,此時若又遇強大之上升氣流再被抬升,其表面則又凝結成冰,如此反覆進行如滾雪球般其體積越來越大,直到它的重量大于空氣之浮力,即往下降落,若達地面時未融解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹,如融解成水就是我們平常所見的雨。冰 冰雹雹和雨、雪一樣都是從雲裏掉下來的。不過下冰雹的雲是一種發展十分強盛的積雨雲,而且隻有發展特別旺盛的積雨雲才可能降冰雹。

台風

英文:[typhoon;hurricane]

台風是熱帶氣旋的一個類別。在氣象學上,按世界氣象組織定義:熱帶氣旋中心持續風速達到12級(即每秒32.7米或以上)稱為台風(typhoon)或颶風(hurricane),颶風的名稱使用在北大西洋及東太平洋;而北太平洋西部(赤道以北,國際日期線以西,東經100度以東)使用的近義字是台風。

台風台風

過去我國習慣稱海溫高于26℃ 的熱帶洋面上發展的熱帶氣旋(Tropical cyclones)為台風,熱帶氣旋按照其強度的不同,依次可分為六個等級:熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、台風、強台風和超強台風。1989年起我國採用國際熱帶氣旋名稱和等級標準。中國對發生在北太平洋西部和南海的熱帶氣旋,根據國際慣例,依據其中心最大風力分為:

熱帶低壓(Tropicaldepression),最大風速6~7 級,(10.8-17.1 m/s);

熱帶風暴(Tropicalstorm),最大風速8~9 級,(17.2~24.4m/s);

強熱帶風暴(Severe tropical storm),最大風速10 ~11 級,(24.5 ~32.6m/s);

台風(Ty-phoon),最大風速12 ~13級,(32.7m/s~41.4m/s);

強台風(severe typhoon),最大風速14~15級(41.5m/s~50.9m/s);

超強台風(Super Typhoon),最大風速≥16級(≥51.0m/s)。

冰雹(Hail)也叫"雹",俗稱雹子,有的地區叫"冷子"(如徐州),夏季或春夏之交最為常見。它是一些小如綠豆、黃豆,大似傈子、雞蛋的冰粒。當地表的水被太陽曝曬氣化,然後上升到了空中,許許多多的水蒸氣在一起,凝聚成雲,遇到冷空氣液化,以空氣中的塵埃為凝結核,形成雨滴,越來越大,多了雲托不住,就下雨了,要是遇到冷空氣而沒有凝結核,水蒸氣就凝結成冰或雪,就是下雪了,如果溫度急劇下降,就會結成較大的冰團,也就是冰雹。

中國除廣東、湖南、湖北福建、江西等省冰雹較少外,各地每年都會受到不同程度的雹災。尤其是北方的山區及丘陵地區,地形復雜,天氣多變,冰雹多,受害重,對農業危害很大。猛烈的冰雹打毀庄稼,損壞房屋,人被砸傷、牲畜被砸死的情況也常常發生;特大的冰雹甚至比柚子還大,會致人死亡、毀壞大片農田和樹木、摧毀建築物和車輛等。具有強大的殺傷力。雹災是中國嚴重災害之一。

雹是在對流雲中形成,當水汽隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴,若隨著高度增加溫度繼續降低,達到攝氏零度以下時,水滴就凝結成冰粒,在它上升運動過程中,並會吸附其周圍小冰粒或水滴而長大,直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降,當其降落至較高溫度區時,其表面會融解成水,同時亦會吸附周圍之小水滴,此時若又遇強大之上升氣流再被抬升,其表面則又凝結成冰,如此反覆進行如滾雪球般其體積越來越大,直到它的重量大于空氣之浮力,即往下降落,若達地面時未融解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹,如融解成水就是我們平常所見的雨。

冰雹和雨、雪一樣都是從雲裏掉下來的。不過下冰雹的雲是一種發展十分強盛的積雨雲,而且隻有發展特別旺盛的積雨雲才可能降冰雹。

積雨雲和各種雲一樣都是由地面附近空氣上升凝結形成的。冰雹氣從地面上升,在上升過程中氣壓降低,體積膨脹,如果上升空氣與周圍沒有熱量交換,由于膨脹消耗能量,空氣溫度就要降低,這種溫度變化稱為絕熱冷卻。根據計算,在大氣中空氣每上升100米,因絕熱變化會使溫度降低1度左右。我們知道在一定溫度下,空氣中容納水汽有一個限度,達到這個限度就稱為“飽和”,溫度降低後,空氣中可能容納的水汽量就要降低。因此,原來沒有飽和的空氣在上升運動中由于絕熱冷卻可能達到飽和,空氣達到飽和之後過剩的水汽便附著在飄浮于空中的凝結核上,形成水滴。當溫度低于攝氏零度時,過剩的水汽便會凝華成細小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在一起,飄浮于空中便成了雲。

冰雹冰雹

大氣中有各種不同形式的空氣運動,形成了不同形態的雲。因對流運動而形成的雲有淡積雲、濃積雲和積雨雲等。人們把它們統稱為積狀雲。它們都是一塊塊孤立向上發展的雲塊,因為在對流運動中有上升運動和下沉運動,往往在上升氣流區形成了雲塊,而在下沉氣流區就成了雲的間隙,有時可見藍天。

積狀雲因對流強弱不同出一轍形成各種不同雲狀,它們的雲體大小懸殊很大。如果雲內對流運動很弱,上升氣流達不到凝結高度,就不會形成雲,隻有幹對流。如果對流較強,可以發展形成濃積雲,濃積雲的頂部像椰菜,由許多輪廓清晰的凸起雲泡構成,雲厚可以達4-5公裏。如果對流運動很猛烈,就可以形成積雨雲,雲底黑沉沉,雲頂發展很高,可達10公裏左右,雲頂邊緣變得模糊起來,雲頂還常擴展開來,形成砧狀。一般積雨雲可能產生西北雨,而隻有發展特別強盛的積雨雲,雲體十分高大,雲中有強烈的上升氣體,雲內有充沛的水分,才會產生冰雹,這種雲通常也稱為冰雹雲。

冰雹雲是由水滴、冰晶和雪花組成的。一般為三層:最下面一層溫度在0℃以上,由水滴組成;中間溫度為0℃至-20℃,由過冷卻水滴、冰晶和雪花組成;最上面一層溫度在-20℃以下,基本上由冰晶和雪花組成。

在冰雹雲中氣流是很強盛的,通常在雲的前進方向,有一股十分強大的上升氣流從雲底進入又從雲的上部流出。還有一股下沉氣流從雲後方中層流入,從雲底流出。這裏也就是通常出現冰雹的降水區。這兩股有組織上升與下沉氣流與環境氣流連通,所以一般強雹雲中氣流結構比較持續。強烈的上升氣流不僅給雹雲輸送了充分的水汽,並且支撐冰雹粒子停留在雲中,使它長到相當大才降落下來。

冰雹和雨、雪一樣,都是從雲裏掉下來的,它是從積雨雲中降落下來的一種固態降水。

網站

中國氣象台、中國氣象局、中國天氣網、天氣網

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