对流雨:黑云白雨,卷地风来忽吹散
夏天,无论在中国南方,还是北方都会感觉比较漫长。这种漫长,除了表现在白昼时间长,还和太阳辐射过程中,释放了热量,使地面升温,而后大气温度也居高不下。不熟悉地理,又不曾行走南北的人们,常常以为冬季到南方避寒、夏季到北方避暑不错。实际上,冬季,我国南方比北方更加温暖,但夏季南北方同样都在高温下煎熬。
望湖楼中国东部季风区,典型特征之一是雨热同期。大风、降雨,会带去些许凉意和清新的空气。苏轼《望湖楼醉书》记下了他在杭州任通判期间的一次夏季的大雨。望湖楼,处于杭州西子湖畔,为五代时吴越王所建。神宗熙宁五年六月二十七日,苏轼游西湖,饮酒题诗。其中之一为:
六月二十七日望湖楼醉书五首(其一)黑云翻墨未遮山,白雨跳珠乱入船。卷地风来忽吹散,望湖楼下水如天。
这是一场对流雨
根据成因不同,可以将降水分为对流雨、地形雨、锋面雨、台风雨。
对流雨的形成原因共同之处在于,需要具备降水的条件:
1)水汽充足;
2)水汽凝结核:空气中的悬浮颗粒物;
3)上升运动:降温,伴随水汽凝结。
区别在于:
1)对流雨:局部受热多,空气垂直上升,水汽冷却凝结,成云致雨;
2)地形雨:大气水平运动,遇地形阻挡后,抬升水汽冷却凝结,成云致雨;
3)锋面雨:冷暖气团交汇,暖气团在上升过程中水汽冷却凝结,成云致雨;
4)台风雨:强烈的低压作用下,空气辐合上升水汽冷却凝结,成云致雨。
从诗句描绘的情况来看,在这场雨到来之前,不曾有大风,因此和锋面活动无关。锋面降水,一般受气团移动影响,大气水平方向移动显著,形成风。诗句所描绘的雨,来得急,走得快,这场雨的形成应该是对流雨。
黑云是怎么形成的?
乌云密布来得急,和高温条件下,水汽迅速上升有关。在地面受热过程中,越靠近地面,温度越高,空气密度越小。相应地,热空气的上升速度越快。热空气迅速上升过程中,温度不断降低,其携带的水汽不断冷却凝结,或者凝华成小冰晶。持续的冷却过程中,聚合大量小水滴、小冰晶,悬浮在空气中,形成了云。
一般地,水汽凝结的条件,需要:
1)充足的水汽:必备条件;
2)空气中的悬浮颗粒物:水汽冷却凝结的中心。有足够的凝结核,可以加速水汽的冷却凝结;
3)降温:通常情况下,水汽降温,一般在上升运动实现(近地面大气,随海拔升高,气温递减);
云层大量反射太阳光线,会使透过云层的光线减少。若云层比较少,薄,大量光线透射过来,进入我们视野的云就是白云;反之,云层很厚、多,只有少量的光线透射过云层,进入我们视野的云层就是黑云。
诗句“黑云翻墨未遮山”,以墨色形容黑色的云,说明云层厚、浓。黑云,自远而近,俯瞰大地,加上水汽含量大,气压高,故而,李贺笔下有“黑云压城城欲摧”这样的诗句。
乌云密布,雨点密集,”白雨跳珠乱入船“,以“跳珠”比喻雨点大,“乱入船”雨点来得快、打落急,令人猝不及防。谚语说,风是雨的头。意味着,降雨之前,往往伴随着大风。然而,这首诗在写雨到来时,没有涉及风。结合以上两句推测,应当为午后常常出现的对流雨。午后两点,是一天中最热的时候,水汽迅速蒸发,形成了短时间强烈的上升气流,冷却凝结,形成乌云而遮天蔽日。因大气运动在此阶段,以垂直运动为主,水平运动不显著,故而骤雨之前没有常见的大风。
苏轼夏季,我国北方午后形成的暴雨,从成因上看,大多属于对流运动形成的降水,地理学上称为“对流雨”。据成因推测,对流雨一般具有如下特征:
1)影响范围不大:强烈对流运动的范围有限,造成雨区的范围狭小。一般地,对流雨的雨区范围在0.1-50公里内。我们所熟知的“东边日出西边雨,道是无晴却有晴”,就是对流雨造成的。
2)降水强度大:由强烈对流(上升)造成水汽迅速冷却凝结,形成的云雨天气,往往表现出非常激烈的以免,常伴有闪电、雷暴。这样的雨,气象学上又称为雷阵雨。
3)持续时间短:急剧的降水,导致地面气温迅速下降。对流运动减弱,降水过程很快结束了,因此,对流雨的降水历时较短。
4)随时间变化快:短时间形成强降水,又迅速结束,降水强度变化很快。
“卷地风来忽吹散,望湖楼下水如天。”雨点落得快,雨势急迫,突然来了一阵大风卷地而来,吹散乌云。雨后天晴,西湖的湖水碧波如同明镜,映照天空,开阔而平静。
驱散对流雨的风:和热力环流有关
对流雨造成迅速降水之后,局部地面迅速降温。造成了区域之间的气温差异很大,气温差异造成了水平方向的气压差异(水平气压差)。水平气压差,驱动大气的水平运动。单位距离的水平气压差越大,风力越大。
冷热不均,是风形成的根本原因风吹,云散,日出,天气恢复了晴朗。望湖楼下的西湖水,在骤雨之后,恢复了宁静,映照天空,凉爽的环境下倍感湖面开阔。
夏日苦长,特别是到了大暑节气。江南梅雨结束之后,雨带开始北移到华北地区。夏天酷热中,雨带来的清凉,总是短暂的,风也是细微的,对降温来说,有条件的用风扇空调,其他的努力减少户外活动时间,防止高温灼伤皮肤、脱水中暑。