中國氣象上規(guī)定,24小時(shí)降水量為50毫米或以上的雨稱為“暴雨”,暴雨洪澇是氣象災(zāi)害中最嚴(yán)重、最常發(fā)生的災(zāi)害之一。
暴雨的定義及分類
暴雨(英文名稱 torrential rain;rainstorm;storm )是指降水強(qiáng)度很大的雨。中國氣象上規(guī)定,每小時(shí)降雨量16毫米以上、或連續(xù)12小時(shí)降雨量30毫米以上、24小時(shí)降水量為50毫米或以上的雨稱為“暴雨”。
按其降水強(qiáng)度大小又分為三個(gè)等級(jí),即24小時(shí)降水量為50-99.9毫米稱“暴雨”、100-249.9毫米之間為“大暴雨”、250毫米以上稱“特大暴雨”。但由于各地降水和地形特點(diǎn)不同,所以各地暴雨洪澇的標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。
在業(yè)務(wù)實(shí)踐中,又可按照發(fā)生和影響范圍的大小將暴雨劃分為:局地暴雨、區(qū)域性暴雨、大范圍暴雨、特大范圍暴雨。
局地暴雨歷時(shí)僅幾個(gè)小時(shí)或幾十個(gè)小時(shí)左右,一般會(huì)影響幾十至幾千平方千米,造成的危害較輕。但當(dāng)降雨強(qiáng)度極大時(shí),也可造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
區(qū)域性暴雨一般可持續(xù)3~7天,影響范圍可達(dá)10~20萬平方千米或更大,災(zāi)情為一般,但有時(shí)因降雨強(qiáng)度極強(qiáng),可能造成區(qū)域性的嚴(yán)重暴雨洪澇災(zāi)害。
特大范圍暴雨歷時(shí)最長,一般都是多個(gè)地區(qū)內(nèi)連續(xù)多次暴雨組合,降雨可斷斷續(xù)續(xù)地持續(xù)1~3個(gè)月左右,雨帶長時(shí)期維持。 特大暴雨是一種災(zāi)害性天氣,往往造成洪澇災(zāi)害和嚴(yán)重的水土流失,導(dǎo)致工程失事、堤防潰決和農(nóng)作物被淹等重大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是對(duì)于一些地勢(shì)低洼、地形閉塞的地區(qū),雨水不能迅速宣泄造成農(nóng)田積水和土壤水分過度飽和,會(huì)造成更多的災(zāi)害。
形成暴雨的天氣系統(tǒng)
暴雨形成的過程是相當(dāng)復(fù)雜的。一般從宏觀物理?xiàng)l件來說,產(chǎn)生暴雨的主要物理?xiàng)l件是充足的源源不斷的水汽、強(qiáng)盛而持久的氣流上升運(yùn)動(dòng)和大氣層結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。大中小各種尺度的天氣系統(tǒng)和下墊面特別是地形的有利組合可產(chǎn)生較大的暴雨。
引起中國大范圍暴雨的天氣系統(tǒng)主要有鋒、氣旋、切變線、低渦、槽、臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波和熱帶輻合帶等。此外在干旱與半干旱的局部地區(qū)熱力性雷陣雨也可造成短歷時(shí)、小面積的特大暴雨。
暴雨常常是從積雨云中落下的。形成積雨云的條件是大氣中要含有充足的水汽,并有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng),把水汽迅速向上輸送,云內(nèi)的水滴受上升運(yùn)動(dòng)的影響不斷增大,直到上升氣流托不住時(shí),就急劇地降落到地面。
形成暴雨的條件有哪些?
暴雨一般發(fā)生在中小尺度天氣系統(tǒng)中,其時(shí)間尺度從幾十分鐘到十幾小時(shí),空間尺度從幾千米到幾百千米,而形成暴雨的中小尺度系統(tǒng)又是處于天氣尺度系統(tǒng)內(nèi),兩者通常有著密切的關(guān)系。因而上兩類天氣系統(tǒng)的**稱為降水系統(tǒng)。
降水系統(tǒng)中降水的形成和強(qiáng)度主要與6個(gè)條件有密切的關(guān)系:
(1)豐富的水汽分布和供應(yīng);
(2)大氣的上升運(yùn)動(dòng);
(3)層結(jié)穩(wěn)定度和中尺度不穩(wěn)定性;
(4)風(fēng)的垂直切變;
(5)云的微物理過程;
(6)地形。
(1)水汽分布和供應(yīng)
為了使暴雨得以發(fā)生、發(fā)展和維持,必須有豐富的水汽供應(yīng),計(jì)算表明僅僅依靠降水區(qū)氣柱內(nèi)所含的水分是不夠的,即使氣柱中所含的水汽全部降下也只能達(dá)到50~70 mm的降水量。但是暴雨的降水量,尤其是大暴雨或特大暴雨的降水率十分強(qiáng),每小時(shí)可達(dá)100 mm,因而必須有外界水汽向暴雨區(qū)迅速地集中和不斷地供應(yīng)。對(duì)于持久性的暴雨,要求水汽有源源不斷的輸送,以補(bǔ)充暴雨發(fā)生不斷耗損的水汽量,這種水汽輸送,需要特別有效的機(jī)制能在較短時(shí)間內(nèi)在更大范圍內(nèi)為暴雨區(qū)收集所必需的水汽量。
(2)上升運(yùn)動(dòng)
降水是發(fā)生在空氣的上升運(yùn)動(dòng)區(qū),地面或低層的空氣只有通過抬升才能達(dá)到飽和,從而產(chǎn)生凝結(jié),降落下來成為降水。
對(duì)于天氣尺度而言(如鋒區(qū)、溫帶氣旋、高空槽前部、副熱帶高壓邊緣等)上升速度只有100cm/s。由這種上升速度引起的降水量約為100~101mm/24 h。
因此只靠大尺度系統(tǒng)中的上升運(yùn)動(dòng)不能引起暴雨,事實(shí)上也很少觀測到上千千米的暴雨區(qū),在水平尺度為100~300 km的中尺度系統(tǒng)中(如中尺度輻合線、颮線、中尺度低壓等)上升速度比大尺度系統(tǒng)中的上升速度大一個(gè)量級(jí),達(dá)到101cm/s。由這種上升運(yùn)動(dòng)引起的降水量大約101mm/h,達(dá)到了暴雨的強(qiáng)度。
對(duì)于積云尺度的小尺度系統(tǒng),由于其上升速度可達(dá)102cm/s,其所造成的降水強(qiáng)度約102mm/h,達(dá)到了大暴雨的量級(jí)。
因而在不同尺度的天氣系統(tǒng)中,同暴雨直接有關(guān)系的是中、小尺度上升運(yùn)動(dòng),因而中小尺度系統(tǒng)是直接造成暴雨的天氣系統(tǒng)。但大尺度的上升運(yùn)動(dòng)為中小尺度上升運(yùn)動(dòng)的形成和增強(qiáng)提供了必要的環(huán)流背景和環(huán)境條件,因而大尺度上升運(yùn)動(dòng)的存在是暴雨發(fā)生發(fā)展的先決條件。
(3)層結(jié)穩(wěn)定度和中尺度不穩(wěn)定性
對(duì)流性暴雨是一種熱對(duì)流現(xiàn)象。大氣中有兩種類型的對(duì)流:垂直對(duì)流和傾斜對(duì)流。垂直對(duì)流和傾斜對(duì)流在物理?xiàng)l件上不完全相同,前者主要依靠大氣的層結(jié)穩(wěn)定度,后者除層結(jié)穩(wěn)定度條件外,還必須考慮動(dòng)力不穩(wěn)定條件。
(4)風(fēng)的垂直切變
風(fēng)垂直切變對(duì)局地強(qiáng)風(fēng)暴有比較重要的影響,由于強(qiáng)風(fēng)暴也是引起暴雨,尤其是突發(fā)性暴雨,因而風(fēng)垂直切變也是影響暴雨的重要因素之一。
(5)云的微物理過程
由于地形和不同尺度天氣系統(tǒng)或云系之間的相互作用,可以形成自然的播撒過程,從而使降水增強(qiáng),形成暴雨。
由于地形的作用,在山前形成大范圍層狀云,其中有許多小雨滴,如果積雨云由海上或其他地區(qū)移入到這片層狀云區(qū),可以形成積雨云與層狀云共存的混合云系,兩種云系不同大小的雨滴將發(fā)生明顯的相互作用而產(chǎn)生播撒過程。積雨云中前部流入的強(qiáng)上升氣流將攜帶其中的大雨滴向上,通過0℃層后轉(zhuǎn)化為冰晶或雪晶,也有一部分成為過冷水滴,由于冰面的飽和水汽壓小于水滴表面的飽和水汽壓,積雨云中的水汽將凝華到冰晶上,使冰晶增長,由于積云雨上部的水汽減少,過冷水滴將蒸發(fā)以補(bǔ)充水汽,結(jié)果發(fā)生由過冷水滴向冰晶的迅速轉(zhuǎn)化(這種不穩(wěn)定也被稱為膠性不穩(wěn)定)。
通過這種方式增長的大冰晶一部分隨上升氣流被帶到云砧區(qū),在那里下落,通過零度層后變成大水滴,以后又落入到低空的層狀云層內(nèi),捕獲在此層懸浮的大量小水滴而增長,最后下落到地面成為強(qiáng)降水。
積雨云上面的另一部分冰晶則隨后面的下沉氣流直接落入層狀云中,通過碰并過程迅速增長到大雨滴,也使地面降水增加,這種混合云不但在沿海地區(qū)山區(qū)迎風(fēng)面可以觀測到,在梅雨期,臺(tái)風(fēng)季也經(jīng)??梢杂^測到,它使降水增幅形成暴雨。
(6)地形
暴雨與地形有密切關(guān)系。
夏季,我國各地大到暴雨日頻數(shù)分布和雨量分布都受到不同尺度的地形影響,我國的大尺度地形總體上呈東低西高其間有東西向山脈(燕山、南嶺等),因而在夏季盛行東南季風(fēng)和西南季風(fēng)時(shí),潮濕空氣受地形抬升,暴雨日數(shù)最多的地區(qū)大多位于山脈的東側(cè)或南側(cè)的迎風(fēng)坡,如太行山、伏牛山、大別山、武夷山和燕山與南嶺山地等。對(duì)于區(qū)域或局地尺度的暴雨,其雨量分布也與地形有密切關(guān)系,例如北京地處華北平原的北部,它的北部是燕山山脈,西部是大行山脈的北端,兩大山系在北京西北部相交,東南部是平原,由于地形的影響,夏季暴雨出現(xiàn)次數(shù)最多的是在西部和北坡山坡上,這里是低層偏南風(fēng)或偏東風(fēng)的迎風(fēng)面,氣流有明顯的抬升作用和地形引起的切變輻合線。
我國暴雨發(fā)生的季節(jié)及地域分布
我國位于歐亞大陸的東南部、東臨太平洋,跨高、中、低三個(gè)緯度區(qū),具有明顯的季風(fēng)氣候特點(diǎn),冬季吹北風(fēng),空氣干燥,全國大部地區(qū)氣候干旱;夏季吹南風(fēng),空氣潮濕,雨季多發(fā)生在這個(gè)時(shí)期。我國暴雨洪水頻繁主要受季風(fēng)影響,有三個(gè)方面的原因:
降雨時(shí)間集中,強(qiáng)度大。我國大部分地區(qū)受季風(fēng)氣候控制,全年的降水量大部分集中在夏季濕潤高溫時(shí)期,且多以暴雨形式出現(xiàn)。6月至9月雨量占正常年降水量的60%至80%。黃河中下游地區(qū)、海河、遼河流域,大部分集中在7月、8月,而且往往又集中在幾次暴雨過程中。
季風(fēng)雨帶的季節(jié)性位移導(dǎo)致降雨地域的階段性變化。夏季風(fēng)始于5月,由南向北推進(jìn),在北進(jìn)過程中有3個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段和兩次躍進(jìn)階段,相應(yīng)有3個(gè)雨季,即華南雨季(南方各省份,4月至6月),江淮梅雨季(長江中下游各省份,6月中旬至7月中旬),華北東北雨季(華北及東北各省份,7月中下旬至8月),此時(shí)季風(fēng)達(dá)到最強(qiáng)盛。9月以后,季風(fēng)減弱并南撤,雨帶也逐漸南退。10月以后,季風(fēng)退出我國大陸,雨季結(jié)束。
夏秋頻繁的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)。直接由臺(tái)風(fēng)形成的暴雨洪水主要分布在我國廣東、廣西、福建、浙江、江蘇、遼寧沿海地區(qū)和臺(tái)灣、海南等省份。臺(tái)風(fēng)在東南沿海登陸后,一般轉(zhuǎn)向北上,風(fēng)速逐漸減緩形成低壓,若與北方冷空氣結(jié)合,就可能形成大范圍的暴雨洪水,在北方的暴雨洪水中占有很大比重。
我國是個(gè)多暴雨的國家,除西北個(gè)別省、區(qū)外,幾乎都有暴雨出現(xiàn)。由于受季風(fēng)、地形等影響,我國暴雨的地域性和時(shí)間性特征十分不明顯??傮w而言,南方多而北方少,東南沿海多而西北內(nèi)陸少;夏季多而冬季少,主要出現(xiàn)在夏季風(fēng)活躍的下半年里。暴雨日及雨量的分布從東南向西北內(nèi)陸減少,山地多于平原。而且東南沿海島嶼與沿海地區(qū)暴雨日最多,越向西北越減少。在西北高原每年平均只有不到一天的暴雨。太行山、大別山、南嶺、武夷山等東南面或東面的坡地,都是這些地區(qū)暴雨日的中心。
冬季暴雨局限在華南沿海,4~6月間,華南地區(qū)暴雨頻頻發(fā)生。6~7月間,長江中下游常有持續(xù)性暴雨出現(xiàn),歷時(shí)長、面積廣、暴雨量也大。7~8月是北方各省的主要暴雨季節(jié),暴雨強(qiáng)度很大。8~10月雨帶又逐漸南撤。夏秋之后,東海和南海臺(tái)風(fēng)暴雨十分活躍,且雨量大。
我國的暴雨洪澇災(zāi)害多發(fā)生在江淮以南以及華南沿海地區(qū),其中江南北部至長江中下游最多。北方氣候干燥,雨水較少,但在異常的氣候影響下,也常有洪澇發(fā)生。長時(shí)間、大范圍的連陰雨或頻繁的暴雨都會(huì)引發(fā)洪澇災(zāi)害。
暴雨集中的地帶主要有兩條:一條是遼東半島——山東半島——東南沿海;另一條是大興安嶺——太行山——武夷山東麓。此外,陰山、秦嶺、南嶺等山脈的南麓也是暴雨的多發(fā)地區(qū)。
我國的洪水災(zāi)害主要發(fā)生在珠江、長江、淮河、黃河、海河、遼河及松花江中下游平原和四川、關(guān)中盆地等地區(qū)。而澇漬災(zāi)害則主要出現(xiàn)于東部的平原和盆地地區(qū)。
暴雨有什么危害?
暴雨是中國主要?dú)庀鬄?zāi)害之一,其危害主要包括洪災(zāi)和澇漬災(zāi)。長時(shí)間的暴雨容易產(chǎn)生積水或徑流淹沒低洼地段,造成洪澇災(zāi)害。據(jù)1950~1999年資料統(tǒng)計(jì),中國平均每年洪澇災(zāi)面積為942.4萬公頃,嚴(yán)重洪澇年份農(nóng)田受災(zāi)面積可達(dá)1300萬公頃以上。暴雨是一種影響嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣。某一地區(qū)連降暴雨或出現(xiàn)大暴雨、特大暴雨,常導(dǎo)致山洪爆發(fā),水庫垮壩,江河橫溢,房屋被沖塌,農(nóng)田被淹沒,交通和電訊中斷,會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害。暴雨尤其是大范圍持續(xù)性暴雨和集中的特大暴雨,不僅影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),而且可能危害人民的生命,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
洪災(zāi)一般是指河流上游的降雨量或降雨強(qiáng)度過大、急驟融冰化雪或水庫垮壩等導(dǎo)致的河流突然水位上漲和徑流量增大,超過河道正常行水能力,在短時(shí)間內(nèi)排泄不暢,或暴雨引起山洪暴發(fā)、河流暴漲漫溢或堤防潰決,形成洪水泛濫造成的災(zāi)害。洪水可以破壞各種基礎(chǔ)設(shè)施,淹死傷人畜,對(duì)農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)會(huì)造成毀滅性破壞,破壞性強(qiáng)。防洪對(duì)策措施主要依靠防洪工程措施(包括水庫、堤防和蓄滯洪區(qū)等)。
澇災(zāi)一般是指本地降雨過多,或受瀝水、上游洪水的侵襲,河道排水能力降低、排水動(dòng)力不足或受大江大河洪水、海潮頂托,不能及時(shí)向外排泄,造成地表積水而形成的災(zāi)害,多表現(xiàn)為地面受淹,農(nóng)作物歉收。澇災(zāi)一般只影響農(nóng)作物,造成農(nóng)作物的減產(chǎn)。治澇對(duì)策措施主要通過開挖溝渠并動(dòng)用動(dòng)力設(shè)備排除地面積水。
漬災(zāi)主要是指當(dāng)?shù)氐乇矸e水排出后,因地下水位過高,造成土壤含水量過多,土壤長時(shí)間空氣不暢而形成的災(zāi)害,多表現(xiàn)為地下水位過高,土壤水長時(shí)間處于飽和狀態(tài),導(dǎo)致作物根系活動(dòng)層水分過多,不利于作物生長,使農(nóng)作物減收。實(shí)際上澇災(zāi)和漬災(zāi)在大多數(shù)地區(qū)是相互共存的,如水網(wǎng)圩區(qū)、沼澤地帶、平原洼地等既易澇又易漬。山區(qū)谷地以漬為主,平原坡地則易澇,因此不易把它們截然分清,一般把易澇易漬形成的災(zāi)害統(tǒng)稱澇漬災(zāi)害。
暴雨發(fā)生市如何防御?
1、地勢(shì)低洼的居民住宅區(qū),可因地制宜采取“小包圍”措施,如砌圍墻、大門口放置擋水板、配置小型抽水泵等。
2、不要將垃圾、雜物等丟入下水道,以防堵塞,造成暴雨時(shí)積水成災(zāi)。
3、是底層居民家中的電器插座、開關(guān)等應(yīng)移裝在離地1米以上的安全地方。一旦室外積水漫進(jìn)屋內(nèi),應(yīng)及時(shí)切斷電源,防止觸電傷人。
4、在積水中行走要注意觀察。防止跌入窨井或坑、洞中。
5、河道是城市中重要的排水通道,不要隨意傾倒垃圾及廢棄物,以防淤塞。
6、預(yù)防居民住房發(fā)生小內(nèi)澇,可因地制宜,在家門口放置擋水板或堆砌土坎。
7、室外積水漫入室內(nèi)時(shí),應(yīng)立即切斷電源,防止積水帶電傷人。
8、在戶外積水中行走時(shí),要注意觀察,貼近建筑物行走,防止跌入窨井、地坑等。
9、駕駛員遇到路面或立交橋下積水過深時(shí),應(yīng)盡量繞行,避免強(qiáng)行通過。
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