降水
jiàng shuǐ
降水是从云中降落到地面的液态或固态水,包括雨、雪、雨夹雪和冰雹。
Definition
降水是从云中降落到地面的各种形式的水(液态或固态),包括雨、雪、雨夹雪和冰雹,其形成过程是水蒸气在云中的微小颗粒上凝结,形成的水滴或冰晶不断长大,直到大到足以降落,这一过程通常需要体积增大约一百万倍,重力才能占据上风。有两种机制能够弥合这一增长缺口:暖云中的碰并增长机制,以及冷云中的贝吉龙过程(冰面上较低的饱和水汽压,使冰晶能够以牺牲过冷水滴为代价不断增长);而降水的类型(雨、雪、雨夹雪或冻雨)则取决于云底到地面之间空气的温度剖面。由于降水取决于垂直方向的水汽通量,地形抬升、锋面抬升和对流上升气流都会产生最大的降水总量,这也使得降水成为所有气候变量中空间变化最剧烈的一个。
Example
夏洛特典型年份的降水量约为 $110$ 厘米,约合 $43$ 英寸,大部分是降雨,冬季会有少量降雪;冻雨是皮埃蒙特地区的一种特有天气现象,高空的暖空气将雪融化成雨,雨滴落入被困在阿巴拉契亚山脉一侧的浅薄冰点以下气层后,接触物体表面便会重新结冰。2018 年的“佛罗伦斯”飓风给北卡罗来纳州东部部分地区带来了近 $90$ 厘米的降雨,而米切尔山附近的阿巴拉契亚陡坡因潮湿空气的地形抬升作用,每年降水量超过 $200$ 厘米,大平原上的超级单体雷暴也曾产生过直径达 $20$ 厘米的冰雹。
Key Insight
并不是每一朵云都会产生降水,因为大多数云中的水滴从未长大到足以降落的程度;而中纬度地区的大部分降雨其实最初都是以雪的形式开始的,即便是七月夏洛特上空的雨滴,通常也是从云层高处的冰晶开始,在下落过程中融化而成。人工增雨只有在贝吉龙过程成为瓶颈的情况下才有效,通过增添过冷云层所缺乏的凝结核来发挥作用,但如果一朵云本身就没有水汽可供释放,人工增雨也无法凭空制造出降水。