天上的雨是从哪里来的:水汽凝结降落
天上的雨是从哪里来的,完整过程是地表江河湖海、植被、湿润土壤里的水吸收热量变成水蒸气,混入空气随气流抬升,到高空低温环境下,水蒸气附着在尘埃、盐粒这类凝结核上形成微小水滴,大量微水滴聚集组成云,水滴持续碰撞合并,体积重量增大到空气浮力托不住时,就坠落形成降雨;这套机制在对流层内生效,海拔超过对流层上限的区域不会产生雨水,适合用来解释日常降雨,不适用冰雹、霰这类固态降水的形成判断。
天上的雨水汽来源分类
海洋蒸发是降雨最主要的水汽供给渠道,近海区域多数降雨的水汽都来自海面蒸发,水汽被季风、海风输送到陆地。内陆区域的水汽来源分为两类,一类是远距离输送过来的海洋水汽,另一类是本地河湖、农田、森林蒸发蒸腾产生的水汽,干旱荒漠地带本地蒸发量很低,降雨基本依靠外来水汽输送。
植物蒸腾会持续向大气释放水汽,一片茂密林地单日蒸腾的水量规模可观,在湿润山区,植物蒸腾可以补充一部分局地降雨的水汽,只是它很难单独支撑大范围强降雨。
天上的雨云与雨滴的形成细节
云里面的小水滴直径很小,下落速度极慢,微弱上升气流就能把它们托住,这也是云可以长时间悬浮在空中的原因。小水滴不断互相碰撞融合,直径持续变大,当雨滴直径达到0.5毫米以上,上升气流难以承载,雨滴就开始向下掉落。
凝结核是降雨不能缺少的条件,空气中的海盐微粒、扬尘、气溶胶颗粒都可以充当凝结核,缺少凝结核的干净空气,即便温度足够低,水汽也不容易凝结成水滴,很难形成降雨,人工增雨就是向云中投放凝结核,提升水滴形成的概率。
天上的雨不同降雨类型的差异
| 降雨类型 | 抬升方式 | 典型特点 |
|---|---|---|
| 对流雨 | 地面受热,空气自主上升 | 范围小、强度大、时长较短 |
| 锋面雨 | 冷暖空气交汇,暖空气抬升 | 范围广、持续时间偏长 |
| 地形雨 | 气流遇到山体被迫抬升 | 集中在迎风山坡一侧 |
对流雨多出现在夏季午后,地表升温快,空气快速上浮,常伴随雷电;锋面雨是我国大部分地区春秋季主要的降雨形式;地形雨只会出现在山脉迎风面,背风一侧气流下沉升温,水汽不容易凝结,容易形成雨影区,降水偏少。
不是所有云都能下雨。
薄的高云,云内水滴含量少、水滴尺寸偏小,很难合并成足够重的雨滴,一般只会带来阴天,不会产生降雨。积雨云是最容易产生强降雨的云,云体垂直厚度大,内部上升气流旺盛,水滴有充足机会不断合并长大。
该机制的适用边界是,仅解释液态雨水的生成,雪、雹的形成需要云内温度降到0℃以下,水汽先凝华成冰晶,再逐步增长,和液态雨的演变路径不一样。同时,同一团水汽,在移动途中如果遇到持续下沉气流,水汽会升温蒸发,即便已经形成云,也会消散,无法形成降雨。
中国气象局的气象科普资料长期沿用这套降水形成原理,日常天气预报里的水汽通量、抬升条件,都是基于这套物理过程开展推算。
