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(fēng)“煙花”登陸我國華東地區(qū),風(fēng)雨影響很大......于是,新聞中經(jīng)常出現(xiàn)了這些詞語:降雨量、低渦、列車效應(yīng),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(nèi),一個觀測點單位面積上測得的降水深度。氣象部門要用標(biāo)準(zhǔn)雨量筒或虹吸式雨量計等進(jìn)行測量。以標(biāo)準(zhǔn)雨量筒為例,它是測量在某一段時間內(nèi)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(nèi)收集的積水深度。
通常我們在天氣預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)5號電池高度約50毫米,暴雨相當(dāng)于在單位面積(復(fù)習(xí)上文)里,一天下了一節(jié)5號電池的高度;大暴雨就是兩節(jié)5號電池高度,特大暴雨250毫米大約相當(dāng)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(zhì)區(qū)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。如50毫米的雨平均下在24小時內(nèi),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(rèn)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(nèi),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(xué)里,這都屬于暴雨。
此次強降雨中,鄭州1小時降雨量達(dá)201.9毫米,已超此前河南林莊1975年8月5日創(chuàng)下的紀(jì)錄(198.5毫米),這個量級是相當(dāng)驚人的。世界1小時最大降雨發(fā)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(dāng)于1小時內(nèi),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(xiàn)期
重現(xiàn)期這個詞的英文是return period,這是一個概率學(xué)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(zhǔn)確。
100年的重現(xiàn)期,是指一個事件的發(fā)生概率每年是百分之一,所以它可能會連續(xù)多年發(fā)生,也可能200年都不發(fā)生;并不是人們理解100年才會發(fā)生一次。所以在實際生活中,百年重現(xiàn)期的事件,可能會連續(xù)發(fā)生。
重現(xiàn)期的計算是通過數(shù)學(xué)函數(shù)擬和進(jìn)行,不一定要非常長的序列,比如根據(jù)幾十年的數(shù)據(jù)也能算出來百年、千年的重現(xiàn)期數(shù)值(return value),當(dāng)然序列越長擬和的就越好。
中央氣象臺首席預(yù)報員張濤對重現(xiàn)期做了形象的比喻:
某中學(xué)高三學(xué)生的身高,用1班50人數(shù)據(jù)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(jié)果,用統(tǒng)計術(shù)語來表達(dá)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(jù)已有數(shù)據(jù)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(yīng)該能看懂意思吧。
來源:濤淘風(fēng)云 公眾號
假設(shè)某高三1班學(xué)生身高基本符合正態(tài)分布曲線
張濤首席又強調(diào):
統(tǒng)計曲線根據(jù)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(jù)1班同學(xué)身高得到的這條曲線,是大體能夠近似反映這個高中其他班級的學(xué)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(zhuǎn)學(xué)來到1班,而這位同學(xué)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(tǒng),低渦其實是夏季強降水的主要影響系統(tǒng)之一,一般來講暴雨主要出現(xiàn)在低渦前部。
低渦是什么呢?低渦是出現(xiàn)在北半球空中的一個低壓系統(tǒng),是一種逆時針旋轉(zhuǎn)的渦旋,通常存在于1500米到3000米的高度。一般冷空氣進(jìn)入低渦后部,在低渦的前部,西南風(fēng)與東南風(fēng)的暖切變處產(chǎn)生暴雨。
前段時間,華北大風(fēng)、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(qū)對流層中、上層(5000米左右)的冷性閉合低壓環(huán)流系統(tǒng),其中心氣溫明顯低于四周?!皽u”在北半球的高空空氣是逆時針旋轉(zhuǎn),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(dǎo)致的天氣現(xiàn)象。雷雨大風(fēng)、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(lán)天白云、烈日炎炎,下午忽然風(fēng)云突變、暴雨傾盆。其實,夏季午后,經(jīng)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(chǎn)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(tǒng),如同鬧脾氣的小孩,一旦不順心就要發(fā)作,這樣的一個小孩可以看作一般風(fēng)暴單體;幾個鬧脾氣的孩子聚集在一起,能量升級,風(fēng)暴聚集成為多單體風(fēng)暴;而當(dāng)一群小孩兒站成一排,一起鬧脾氣,就令人難以招架了,對應(yīng)的系統(tǒng)就是大名鼎鼎的颮線了。
雷達(dá)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(tǒng)一般也不止對應(yīng)一種強對流天氣,都如狂風(fēng)暴雨通常都是相伴而生。
列車效應(yīng)
要解釋列車效應(yīng),你可以想象一下,當(dāng)一個人站在鐵道邊,一列火車經(jīng)過時,會有什么感受?
火車有很多節(jié)車廂,當(dāng)其經(jīng)過時,肯定是很多節(jié)車廂一節(jié)一節(jié)地經(jīng)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(chǎn)生短時強降水。
當(dāng)多個對流云團(tuán)依次經(jīng)過某地時,其所產(chǎn)生的降水量累積起來,就會導(dǎo)致大暴雨,甚至特大暴雨?!傲熊囆?yīng)”是短時強降水與暴雨之間重要的聯(lián)系橋梁。
雙臺風(fēng)效應(yīng)
雙臺風(fēng)效應(yīng)又稱“藤原效應(yīng)”,是由日本氣象學(xué)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(fēng)相互作用,其中一個臺風(fēng)的外圍引導(dǎo)另一個臺風(fēng),導(dǎo)致兩個臺風(fēng)繞著中心連線上的某個點做逆時針旋轉(zhuǎn)的運動形式,從而影響臺風(fēng)的形態(tài)、強度發(fā)展及路徑。
兩個臺風(fēng)同時存在的情況并不少見,幾乎每年都會發(fā)生;3個臺風(fēng)同時存在的情況平均每年都會發(fā)生。但臺風(fēng)的同時存在,并不意味著一定會發(fā)生雙臺風(fēng)效應(yīng),這取決于它們之間的距離。通常情況下,當(dāng)兩個臺風(fēng)的距離在1500公里或15個經(jīng)度以內(nèi),易發(fā)生雙臺風(fēng)效應(yīng)。
雙臺風(fēng)效益,一般會出現(xiàn)三種情況:兩個臺風(fēng)相互吸引,互旋共舞;強大臺風(fēng)扯散甚至“吞掉”弱小臺風(fēng);一個臺風(fēng)對另一個臺風(fēng)的路徑帶來較大影響。
當(dāng)兩個相距較近的臺風(fēng)一強一弱時,較強的臺風(fēng)會“拉著”較弱的臺風(fēng)以逆時針方向繞著自己旋轉(zhuǎn),這就是“單向影響型”。繪圖/趙曉妮(下同)
如果兩個臺風(fēng)實力相當(dāng),它們就會繞著同一個中心沿逆時針方向共同轉(zhuǎn)動,“攜手向前”,這便是“相互影響型”。
如果兩個臺風(fēng)風(fēng)力相差懸殊,且距離足夠小,風(fēng)力較強的臺風(fēng)會“吞并”風(fēng)力較弱的臺風(fēng),這就是“合并型”。
雙臺風(fēng)效應(yīng)常常表現(xiàn)為位于東面或北面的臺風(fēng)向西、北的移動速度,明顯快于位于西面或南面的臺風(fēng)的移動速度。值得注意的是,當(dāng)兩個臺風(fēng)或更多臺風(fēng)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(jìn)入某一個臺風(fēng)的能量多了,進(jìn)入其他臺風(fēng)的能量就會少一些。
除了上演互旋、互斥、吞并,雙臺風(fēng)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(fēng)可能跟隨強大臺風(fēng)的步伐;強大臺風(fēng)“撕裂”弱小臺風(fēng),使其無法維持自身的完整,被拉伸成帶狀。受雙臺風(fēng)效應(yīng)等因素的影響,多臺風(fēng)預(yù)報難度往往大于單個臺風(fēng)。
來源:中國氣象網(wǎng)