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        科普|降雨量、重現期、列車效應……最近新聞里的詞,都是啥意思?

        2021-07-27 來源:中國氣象 分享到:

        近期,河南遭遇罕見極端強降雨,7月20日鄭州1小時降雨量201.9毫米;臺風“煙花”登陸我國華東地區,風雨影響很大……于是,新聞中經常出現了這些詞語:降雨量、低渦、列車效應,等等。這些詞是什么意思呢?

        降雨量XX毫米

        很多小伙伴就想知道,1小時下201.9毫米雨,是什么概念?為什么降雨量的單位是“毫米”?那得先了解降水量與降水強度。

        氣象上常用的降水量,是指某一時段內,一個觀測點單位面積上測得的降水深度。氣象部門要用標準雨量筒或虹吸式雨量計等進行測量。以標準雨量筒為例,它是測量在某一段時間內的液體和固體降水總量的儀器,一般為直徑20厘米的圓筒。

        也就是說,這里的XX毫米,可以簡單理解為,一定時間里,雨量筒內收集的積水深度。

        通常我們在天氣預報中看到的小雨、中雨、大雨、暴雨等量級,就是用降水量來衡量的,具體標準如下:

        以24小時為例,降雨大于等于50毫米稱為暴雨,很多人對這個量沒有概念。我們做個類比,一節5號電池高度約50毫米,暴雨相當于在單位面積(復習上文)里,一天下了一節5號電池的高度;大暴雨就是兩節5號電池高度,特大暴雨250毫米大約相當于兩個普通易拉罐的高度。

        可能很多人覺得這并不算強啊,特大暴雨也就只到成人的小腿肚。但實際并非如此,降水量是在氣象觀測場里用特定儀器測量的,它周圍沒有任何建筑物或高大植被。它與路面積水有本質區別。

        再說降水強度的問題,降水強度一般是指單位時間的降水量,通常測定5分鐘、10分鐘和1小時的最大降水量。

        暴雨有時并不意味著雨強大。50毫米的雨平均下在24小時內,那么1小時只下2毫米左右,此時地面一般不會形成明顯積水,在很多人的感知里,就認為這雨并不“暴”啊,有時就會吐槽,這哪是暴雨?但若集中下在1小時內,其它23小時不下,人的感覺就會截然不同,很多人就會用“暴雨如注”“天漏了”等詞來形容它,其實在氣象學里,這都屬于暴雨。 

        此次強降雨中,鄭州1小時降雨量達201.9毫米,已超此前河南林莊1975年8月5日創下的紀錄(198.5毫米),這個量級是相當驚人的。世界1小時最大降雨發生在1947年6月22日的美國密蘇里州霍爾特縣,為305毫米。

        1小時降200毫米到底是什么概念呢?相當于1小時內,整個大地都降下來20厘米的水,城市地面分布又不均勻,水流到低處,很快就能形成齊腰的水,所以千萬不要小看這20厘米。

        重現期

        重現期這個詞的英文是return period,這是一個概率學上詞語,但媒體上有時會將其稱作“百年一遇”“千年一遇”,實際并不準確。

        100年的重現期,是指一個事件的發生概率每年是百分之一,所以它可能會連續多年發生,也可能200年都不發生;并不是人們理解100年才會發生一次。所以在實際生活中,百年重現期的事件,可能會連續發生。

        重現期的計算是通過數學函數擬和進行,不一定要非常長的序列,比如根據幾十年的數據也能算出來百年、千年的重現期數值(return value),當然序列越長擬和的就越好。

        中央氣象臺首席預報員張濤對重現期做了形象的比喻:

        某中學高三學生的身高,用1班50人數據算得平均身高1.69米,最高者1.85米1人,最矮的1.60米,有5人身高高于1.8米。這個結果,用統計術語來表達就是:1.8米身高“10人一遇”,1.85米身高“50人一遇”,2米身高多少人一遇?我們根據已有數據可以擬合出一個能夠大致反映全班身高的曲線,從這個曲線就可以推算出:2米身高大概需要200人一遇。比如下面這張圖,雖然簡陋,但是應該能看懂意思吧。

        (濤淘風云 公眾號

        假設某高三1班學生身高基本符合正態分布曲線

        張濤首席又強調:

        統計曲線根據有限實況得到,也會因為新的實況改變。還是用上面的身高例子:根據1班同學身高得到的這條曲線,是大體能夠近似反映這個高中其它班級的學生身高情況的,肯定有誤差。僅僅有誤差還不要緊,但是假如某天有位新生轉學來到1班,而這位同學身高2米。那這個班的平均身高會變,1.85米50人一遇的情況變成了25人一遇,2米變成了50人一遇。

        低渦&冷渦

        近期的河南河北陜西強降雨,媒體頻頻提到低渦系統,低渦其實是夏季強降水的主要影響系統之一,一般來講暴雨主要出現在低渦前部。

        低渦是什么呢?低渦是出現在北半球空中的一個低壓系統,是一種逆時針旋轉的渦旋,通常存在于1500米到3000米的高度。一般冷空氣進入低渦后部,在低渦的前部,西南風與東南風的暖切變處產生暴雨。

        前段時間,華北大風、強對流天氣中,媒體也常提到冷渦。顧名思義,冷渦就是冷性低渦,主要存在于中高緯度地區對流層中、上層(5000米左右)的冷性閉合低壓環流系統,其中心氣溫明顯低于四周。“渦”在北半球的高空空氣是逆時針旋轉,冷說明它是攜帶冷空氣的渦旋。

        強對流

        強對流天氣,就是空氣強烈垂直對流運動所導致的天氣現象。雷雨大風、冰雹、短時強降雨、龍卷……這些都屬于強對流天氣家族中,它們個個都是“狠角色”。

        夏天,上午本來藍天白云、烈日炎炎,下午忽然風云突變、暴雨傾盆。其實,夏季午后,經陽光一上午的照射,地表附近的熱空氣在午后被加熱到極限,產生強烈上升氣流,成為強對流天氣的重要動力。

        這些強對流系統,如同鬧脾氣的小孩,一旦不順心就要發作,這樣的一個小孩可以看作一般風暴單體;幾個鬧脾氣的孩子聚集在一起,能量升級,風暴聚集成為多單體風暴;而當一群小孩兒站成一排,一起鬧脾氣,就令人難以招架了,對應的系統就是大名鼎鼎的颮線了。

        雷達圖上的颮線過程。

        一般而言,小孩子的哭鬧都是花樣百出,同樣,一個強對流系統一般也不止對應一種強對流天氣,都如狂風暴雨通常都是相伴而生。

        列車效應

        要解釋列車效應,你可以想象一下,當一個人站在鐵道邊,一列火車經過時,會有什么感受?

        火車有很多節車廂,當其經過時,肯定是很多節車廂一節一節地經過。這如同排列成串的對流云降水,每一朵對流云(被稱為對流單體)都會產生短時強降水。

        當多個對流云團依次經過某地時,其所產生的降水量累積起來,就會導致大暴雨,甚至特大暴雨。“列車效應”是短時強降水與暴雨之間重要的聯系橋梁。

        雙臺風效應

        雙臺風效應又稱“藤原效應”,是由日本氣象學家藤原博士于1923年在水流實驗中首先觀測到的,通常是指距離相近的兩個臺風相互作用,其中一個臺風的外圍引導另一個臺風,導致兩個臺風繞著中心連線上的某個點做逆時針旋轉的運動形式,從而影響臺風的形態、強度發展及路徑。

        兩個臺風同時存在的情況并不少見,幾乎每年都會發生;3個臺風同時存在的情況平均每年都會發生。但臺風的同時存在,并不意味著一定會發生雙臺風效應,這取決于它們之間的距離。通常情況下,當兩個臺風的距離在1500公里或15個經度以內,易發生雙臺風效應。

        雙臺風效益,一般會出現三種情況:兩個臺風相互吸引,互旋共舞;強大臺風扯散甚至“吞掉”弱小臺風;一個臺風對另一個臺風的路徑帶來較大影響。

        當兩個相距較近的臺風一強一弱時,較強的臺風會“拉著”較弱的臺風以逆時針方向繞著自己旋轉,這就是“單向影響型”。繪圖/趙曉妮(下同)

        如果兩個臺風實力相當,它們就會繞著同一個中心沿逆時針方向共同轉動,“攜手向前”,這便是“相互影響型”。

        如果兩個臺風風力相差懸殊,且距離足夠小,風力較強的臺風會“吞并”風力較弱的臺風,這就是“合并型”。

        雙臺風效應常常表現為位于東面或北面的臺風向西、北的移動速度,明顯快于位于西面或南面的臺風的移動速度。值得注意的是,當兩個臺風或更多臺風同時存在時,如果距離較近,其強度很難同時快速加強。這是受到能量的限制,進入某一個臺風的能量多了,進入其他臺風的能量就會少一些。

        除了上演互旋、互斥、吞并,雙臺風在西北太平洋上還有其他競爭與合作形式。例如,強大一方并沒有“吃掉”弱小一方,弱小臺風可能跟隨強大臺風的步伐;強大臺風“撕裂”弱小臺風,使其無法維持自身的完整,被拉伸成帶狀。受雙臺風效應等因素的影響,多臺風預報難度往往大于單個臺風。


        分享到: 編輯:李怡萍 統籌:蘇瑜

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