天气学原理——大型降水天气过程

降水形成的过程和机理降水是指大气中的水蒸气凝结成水滴或冰晶，从云层中下降并落到地面上的过程。

降水的形成和机理主要涉及以下几个步骤：1. 蒸发和水汽的存在：地球表面的水体、植被、土壤以及海洋等都能够使水变成水蒸气，将水蒸气带入大气中。

高温和风力也能促进水体的蒸发。

这些水蒸气以气态呈现，与大气中的其他气体混合存在。

2. 大气中的饱和：当空气中的水蒸气含量达到一定的极限时，称为饱和点。

大气的饱和程度通常通过相对湿度来衡量，即空气中的水蒸气含量与其在该温度下的饱和水蒸气含量之比。

3. 过饱和：在某些条件下，空气中的水蒸气含量可能会超过其饱和点。

这种状态称为过饱和。

过饱和条件通常在云、雾、热气流等特定情况下出现。

4. 凝结：当空气中存在过饱和状态时，水蒸气会凝结成细小的水滴或冰晶。

凝结是由于气溶胶（如尘埃、盐粒）在大气中充当了凝结核，使水蒸气凝结成液态或固态水的过程。

5. 成长：凝结核吸附水蒸气，水滴或冰晶逐渐增大。

在云层中，这些水滴或冰晶通过碰撞和凝聚的过程，逐渐形成较大的云滴或冰晶。

6. 下降：云滴或冰晶足够大时，它们会由于重力作用从云层中下降。

在下降的过程中，云滴或冰晶可能会与空气中的其他水滴或固体颗粒碰撞，进一步增长。

7. 降落：当云滴或冰晶足够重时，它们会从云层中落到地面，形成降水。

降水的形式取决于下降过程中遇到的温度和湿度条件，可以是雨、雪、冰雹等不同形式。

需要注意的是，降水的形成和机理是复杂的，受到气温、湿度、云的类型和高度、大气运动等多种因素的影响。

上述步骤只是基本的过程，具体情况会因不同地点和天气条件而有所不同。

降水是怎样形成的降水是指空气中的水汽冷凝并降落到地表的现象，它包括两部分，一是大气中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝结物，如霜、露、雾和雾淞，又称为水平降水;另一部分是由空中降落到地面上的水汽凝结物，如雨、雪、霰雹和雨淞等，又称为垂直降水。

今天我们就一起看看怎么降水吧。

降水形成的原因：主要过程产生降水的主要过程有：①天气系统的发展，暖而湿的空气与冷空气交汇，促使暖湿空气被冷空气强迫抬升，或由暖湿空气沿锋面斜坡爬升。

②夏日的地方性热力对流，使暖湿空气随强对流上升形成小型积雨云和雷阵雨。

③地形的起伏，使其迎风坡产生强迫抬升，但这是一个比较次要的因素。

多数情况下，它和前两种过程结合影响降水量的地理分布。

条件形成降水的条件有3个：一是要有充足的水汽;二是要使气块能够抬升并冷却凝结;三是要有较多的凝结核。

影响降水的因素1,海陆位置2.地形3.大气环流降水的分类：锋面雨在锋面上空气缓慢上升(以每秒厘米的速度计算)，在冷气团一侧形成层状降水。

对流雨如果下垫面高温潮湿，近地面空气强烈受热，引起空气的对流运动，湿热空气在上升过程中，随气温的下降，形成对流云而降水，比如积雨云和浓积云，条件一定时即可降水。

特点是强度大，历时短，范围小，还常伴有暴风，雷电，故又称热雷雨。

在热带雨林气候区和夏季的亚热带季风气候区多见。

地形雨暖湿气流在运行的过程中，遇到地形的阻挡，被迫沿着山坡爬行上升，从而引起水汽凝结而形成降水，称为地形雨。

地形雨一般只发生在山地迎风破，背风坡气流存在下沉或者下滑，温度不断增高，形成雨影区，不易形成地形雨。

气旋雨气旋中心附近气流上升，引起水汽凝结而形成降水，称为气旋雨。

常见的有热带气旋和温带气旋带来的降水。

降水的分布：全年多雨区——赤道附近地带，降水多，如新加坡全年少雨区——干旱的沙漠地区，两极地区，如开罗夏季多雨区——南、北纬30°～40°附近的大陆东岸，夏季多雨，如北京冬季多雨区——南、北纬30°～40°附近的大陆西岸，冬季多雨，如罗马常年湿润区——南、北纬40°～60°附近的大陆西岸，常年湿润，如伦敦。

第七章第一节降水的形成与诊断一、降水形成过程(一)一般降水的形成过程（有三个条件）1、水汽条件：水汽由源地水平输送到降水地区2、垂直运动条件：水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云3、云滴增长条件：云滴增长变为雨滴而下降前两个条件决定于天气学条件，是降水的宏观过程，第三个条件主要决定于云物理条件，是降水的微观过程。

云滴增长的条件主要决定于云层厚度，而云层厚度，由决定于水汽和垂直运动的条件，所以在降水预报中，通常只要分析水汽条件和垂直运动条件即可。

一般任务云滴增长的过程有两种：一种是“冰晶效应”可促使云滴迅速增长而产生降水，在中高纬度，这种过程起着重要作用；另一种是云滴的碰撞合并作用，尤其是云层发展较厚时，这种过程更明显。

（二）暴雨的形成条件凡是日降水量达到和超过50.0毫米的降水称为暴雨。

有三个普遍的主要条件，分别是充分的水汽供应、强烈的上升运动、较长的持续时间，另外还有一个地形条件，就是有利的地形条件。

1、充分的水汽供应暴雨是在大气饱和比湿达到相当大的数值以上才形成的，700hpa上比湿≥8克/千克（对北京来说，比湿≥5克/千克），是出现大、暴雨的必要条件；有了相当高的饱和比湿条件，还必须有充分的水汽供应，因为只靠某一地区大气柱中所含的水汽凝结下降量很小，因此必须研究水汽供应的环流形势。

2、强烈的上升运动强烈的上升运动只有在不稳定能量释放时，才能形成，因此暴雨预报必须分析不稳定能量的储存和释放问题，研究形成暴雨的中、小尺度系统。

二、水汽方程和降水率（一）水汽方程水汽方程是表示水汽输送和变化的基本方程。

单位时间内通过某一单位面积的水汽量，称为水汽通量。

水汽方程表达式：此式说明，一个运动的单位质量湿空气块，其比湿的变化等于凝结率及湍流扩散率之和。

单位时间内，某一体积所含水汽的变化量主要有四个方面的因素决定：水平方向上水汽的净流入量，垂直方向上水汽的净流入量，凝结量，湍流扩散。

（二）降水率单位时间内降落在地面单位面积上的总降水量，称为降水率或降水强度。

《天气学原理》复习要点（朱乾根，第四版）1、寒潮天气过程：预报着眼点：与强大冷高压相伴的大规模强冷空气活动过程。

当冷空气入侵后，凡气温在24小时内剧降10度以上，最低气温降至5度以下者称寒潮。

冷空气路径：经过关键区后有西路、西北路、东路三条路径关键区：西伯利亚中部（70’-90’E,43’-65’N）必须具备条件:冷源条件，引导条件重要天气系统：极涡、极地高压、寒潮地面高压、寒潮冷锋中短期天气过程的三种类型：小槽发展型、低槽东移型、横槽型关键系统：乌拉尔山地区高压脊发展是寒潮中短期关键系统，五天以上是北大西洋和北太平洋的高压脊2、降水天气过程：一般降水形成条件：水汽、垂直运动、云滴增长暴雨形成条件：充分的水汽供应、强烈的上升运动、较长的持续时间暴雨预报着眼点：水汽方程和降水率；水汽条件的诊断分析；垂直运动条件的诊断分析；地形与摩擦对降水的影响。

我国大雨带的活动情况：江南春雨期、华南前汛期、江淮梅雨、华北和东北雨季、华南后汛期、淮河秋雨期江淮梅雨的环流特征：高层、中层、低层、底层江淮切变线的形成和转换西南涡的形成：①西南地形作用；②500hPa面上有高原槽移动；③700hPa图上要有能使高原东南侧的西南气流加强，并在四川盆地形成明显的辐合气流和环流形势。

移动、发展和天气高空冷涡的形成：①高空西风槽加深，槽的南部断离母体而形成冷涡；②有两个或更多的低压北上与东北低压合并，于是高空槽充分加深形成冷涡。

低空急流的定义形成和维持机制、与暴雨的关系与中尺度雨团相配合的几种中尺度系统（P385-387）：中尺度低压，中尺度辐合中心，中尺度切变线，中尺度辐合线对称不稳定的定义及静力稳定度判据（P392）当大气处于弱的层结稳定状态时，虽然在垂直方向上不能有上升气流的强烈发展，但在一定条件下可以发展斜升气流。

这种机制称为对称不稳定。

暴雨中尺度系统的触发条件（P395-396）1.锋面抬升；2.露点锋或干锋抬升；3.能量锋与Ω系统的触发；4.地形抬升作用；5.近地层加热的不均匀性；6.重力波的抬升作用；7.雷暴前方伪冷锋的抬升作用；8.海陆风辐合抬升。

天气学原理——大型降水天气过程大型降水天气过程是指在较大范围内形成的降水现象，通常伴随着较强的大气运动和较为复杂的天气系统。

这种天气过程的形成与大气环流、水汽输送、辐射能量的分布以及一系列大尺度天气系统的相互作用密切相关。

以下将从这四个方面解析大型降水天气过程的原理。

首先，大型降水天气过程的形成与大气环流有密切关系。

大气环流的形成受到各种因素的影响，例如地球自转、地形、海洋温度分布等。

当一定的大气环流形成并发展起来时，就会引发大范围的气压分布和风场的分布。

在这种环流形势下，湿空气在水汽的作用下上升，形成云团，并在云团中发生凝结作用，从而形成降水。

这种大规模的大气环流往往与季风、锋面、低压系统等天气系统相关，例如夏季我国东南地区的台风和梅雨季节。

其次，大型降水天气过程与水汽输送有密切关系。

水汽是大气中重要的水资源形式，在大规模降水天气过程中，水汽的输送和积累是降水发生的先决条件。

水汽输送主要受到风的作用，风可以将水汽从水面、湿地、植被等地方带到上层大气中。

在水汽输送过程中，由于水汽的浓度差异和大气环流的分布，湿空气逐渐上升并冷却，形成云和降水。

例如，夏季西南气流会将印度洋和南海的水汽带到中国东南地区，形成梅雨季节的大规模降水。

第三，辐射能量的分布对大型降水天气过程的形成也起到了重要作用。

辐射能量是地球表面和大气之间能量传递的重要方式，它直接影响着大气的温度和稳定度。

当地表辐射能量充足时，会使大气温度升高，加强了对流运动的发展和对流云的形成，促进了降水的发生。

因此，在夏季阳光充足的地区，由于辐射加热，容易形成较为明显的大规模降水天气过程。

最后，大型降水天气过程的形成还受到一系列大尺度天气系统的相互作用的影响。

在大气环流的基础上，各种天气系统相互作用，从而形成复杂的大尺度降水天气过程。

例如，当副热带高压与低层急流的南支和北支相互作用时，会引发锋面和台风的生成，并带来大范围的降水。

此外，地形和陆地与海洋的相互作用也会引发大规模降水天气过程，例如我国西南地区的雨季和沿海地区的季风影响。