云是由大量微小的水滴和冰晶形成的,这些水滴和冰晶是空气中水蒸气凝结成液态和固态的产物。空气上升并冷却,直至达到饱和状态并凝结成水滴。当云层中充满水滴且环境条件适宜时,就会以冰、雪或冰雹的形式降水。
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降水如何形成?

地表空气受热上升。对流层的温度随高度增加而降低;也就是说,海拔越高,温度越低。因此,当气团上升时,会遇到较冷的空气并达到饱和状态。饱和后,它会凝结成微小的水滴或冰晶(取决于周围空气温度),并围绕直径小于两微米的微小颗粒(称为吸湿性凝结核)形成。
当水滴附着在凝结核上,近地面气团持续上升时,就会形成垂直发展的云。这是因为饱和并凝结的空气量非常大,最终导致云层高度增加。这种由于大气不稳定而形成的云被称为低积云(cumulus humilis)。当它垂直发展并达到相当的厚度(足以阻挡几乎所有太阳辐射)时,就被称为积雨云(cumulonimbus)。
空气达到饱和状态时,其中的水蒸气要凝结成水滴,必须满足两个条件:第一,空气必须冷却到足够低的温度;第二,空气中必须存在吸湿性凝结核,水滴可以在其上形成。
云形成后,决定其是否产生雨、冰雹或雪——也就是任何类型的降水——的因素是什么?构成云的微小水滴,在上升气流的作用下悬浮其中,并在下落过程中通过吸收其他水滴而不断增大。每个水滴都受到两种力的作用:上升气流的阻力和水滴自身的重力。
当液滴足够大以克服阻力时,它们将冲向地面。 水滴在云中的停留时间越长,它们就会变得越大,因为它们会添加到其他水滴和其他凝聚核中。 另外,它们还取决于液滴在云中上升和下降所花费的时间,以及云中的水总量越大。
降水类型
降水的类型取决于在特定条件下降落的水滴的形状和大小。这些类型包括毛毛雨、阵雨、冰雹、雪、雨夹雪、雨等等。
细雨

毛毛雨是指水滴很小、均匀飘落的轻柔降水。这些水滴通常不会使地面充分湿润,其强度还取决于风速和相对湿度等其他因素。如果您想了解更多关于不同类型降雨的信息,这个链接或许对您有所帮助。
丘巴斯科斯

阵雨的特点是雨滴较大,通常在短时间内猛烈落下。它们通常发生在气压下降的地区,形成被称为气旋的低压系统。阵雨与积雨云密切相关,积雨云形成迅速,导致水滴迅速增大,并常常引发暴雨。
冰雹和雪花

降水也可以以固态形式存在。要形成固态降水,冰晶必须在云顶极低的温度下形成,温度约为零下40摄氏度。这些冰晶可以由极低温下冻结在其上的微小水滴生长而成(冰雹的形成过程),也可以与其他冰晶结合形成雪花。当冰晶达到合适的尺寸,并在重力作用下,如果环境条件适宜,它们就会从云层中落下,在地面形成固态降水。
有时,从云层落下的雪花或冰雹,如果在下降过程中遇到一层暖空气,会在到达地面之前融化,最终形成液态降水。如果您对雪感兴趣,可以点击此处了解更多关于地形雨的信息。
降水形式和云的类型

降水的类型从根本上取决于形成云的环境条件和形成的云的类型。 在这种情况下,最常见的降水是额叶,地形和对流或暴风雨类型。
锋面降水是指云与锋面(包括暖锋和冷锋)相关的现象。暖锋和冷锋交汇处会形成云,进而产生锋面降水。冷锋的形成是由于一团冷空气向上推动并挤压较暖的空气团。随着冷空气团上升,温度降低,从而形成云。而暖锋则是由一团暖空气团移动到较冷的空气团上方形成的。
冷锋形成时,通常会发展出积雨云或高积云。这些云的垂直发展往往更为显著,因此会产生更大更强烈的降雨。此外,雨滴也比暖锋期间形成的雨滴大得多。如果您想了解更多关于低气压系统形成的信息,可以点击此处。
沿暖锋形成的云层往往更厚,通常是雨层云、层云或层积云。这些锋面附近的降水通常较少,多为毛毛雨。
雷暴降水,也称为“对流系统”,其云层高度发展(积雨云),因此会产生强烈、短暂且往往是暴雨的降雨。要了解更多关于这种现象的信息,您可以参阅有关对流降雨的章节。
如何测量降水

为了测量在特定区域和给定时间间隔内的降雨或降雪量,有一个雨量计。 它是一种深漏斗形的玻璃,可将收集的水发送到带刻度的容器中,在该容器中,滴下的雨水会累积。
根据雨量计的放置位置,可能存在外部因素会影响对降水的正确测量。 这些错误可能是以下情况:
- 缺少数据: 该序列可以通过与附近其他地形相似且处于气候均质带中的站点进行关联来完成。
- 意外错误:随机错误,特定数据显示错误,但不会重复出现(测量过程中会掉落一些水,打印错误等)。 尽管孤立的错误不会影响具有较长时间值的一般研究,但很难检测到它们。
- 系统错误:它们会在一定时间间隔内并始终沿同一方向影响所有电台数据(例如,不良的电台位置,使用不合适的探头,更改电台的位置,更改观察者的状态,设备的不良状态)。
为了防止雨滴溅到雨量计的外缘,其边缘采用斜面设计。此外,雨量计表面涂成白色,以减少太阳辐射的吸收并最大限度地减少水分蒸发。如果将水流入容器的通道设计得狭窄而深,则可以减少水分蒸发量,从而使总降水量的测量结果尽可能接近实际值。
在山区,降水通常为固态(雪)或温度降至水的冰点以下,通常在沉积物中包括某种产品(通常为无水氯化钙)其功能是降低水凝固的温度值。
必须考虑到雨量计的位置会影响其测量。 例如,如果我们将其放置在建筑物或树木附近。
雨水收集量以升/平方米 (l/m²)或毫米 (mm) 为单位进行测量。该测量值表示水层覆盖一平方米水平表面时所能达到的高度,单位为毫米。
有了这些信息,您将能够更多地了解降雨,降雨类型并更好地了解天气状况。