鋒面雨(frontal rain)當鋒面活動時,暖濕氣流在上升過程中,由于氣溫不斷降低,導致水汽冷卻凝結而引起的降水現象稱為鋒面雨。冷空氣和暖空氣交鋒的界面,稱為鋒面。鋒面是向冷氣團一側傾斜的,在鋒面上,暖、濕、較輕的空氣被抬升到冷、干、較重的空氣之上,在抬升的過程中,空氣中的水汽冷卻凝結,在鋒面處發生降水。鋒可分為冷鋒、暖鋒、準靜止鋒。鋒面雨分布面積較廣,常和氣旋相伴,在北半球中緯度大陸東西兩側最為常見。
鋒
兩個性質不同的氣團相遇,它們中間有一個狹窄、傾斜的過渡區域,這個過渡區域叫做"鋒"。
不同氣團之間的溫度和濕度有很大差別,這種差別可以影響到整個對流層。當性質不同的兩個氣團在移動過程中相遇,它們之間會出現一個交界面,叫做鋒面。由于鋒面兩側的氣團性質差異懸殊,所以鋒面附近空氣運動活躍,有強烈的升降運動,氣流極不穩定,容易造成劇烈的天氣變化。
成因
形成條件
● 存在大量冷空氣和低溫。低溫冷空氣團通常發生在山區或高原、丘陵等高海拔地區。
● 存在大量熱空氣和高溫。高溫熱空氣團通常發生在海灘或低地等地勢較低區域。
● 鋒面有系統性的云系,不是每一種云都能產生降水。根據云底的高度,云可分為高云、中云、低云三大云族,大部分低云都能產生降水,高云一般不會產生降水。鋒面雨主要發生在低云的雨層云中,在鋒面云系中雨層云最厚,它是由冷暖空氣交接而成的混合云,其上部為冰晶,下部為水滴,中部常常冰水共存,能很快引起沖并作用。由于雨層云的厚度大,云滴在沖并過程中經過的路程長,有利于云滴增大,雨層云的云底高度通常在2500米以下,底部離地面近,雨滴在下降的過程中不容易被蒸發,有利于形成降水。雨層越厚,云底距離地面越近,降水就越強。中云里的高層云也可以產生降水,但高云一般不形成降水。因為高云全部由小冰晶組成,云體較薄,云底高度通常在5000米以上,距離地面遠,含水量少,即使有雨滴下落,也不易到達地面,但冬季寒冷地區的高云偶爾會降雪。
● 風在鋒面雨的形成過程中起重要的作用。風的作用在于推動暖空氣和冷空氣相遇形成鋒面,同時促進冷暖空氣的混合和氣溫的變化,促使水汽凝結形成云和降雨。
形成過程
鋒面雨是由于大量冷空氣和大量暖空氣之間的匯合而發生的。當冷氣團和暖氣團在某個地區交匯,形成鋒面,鋒面附近的空氣溫度、濕度和氣壓都發生了明顯的變化。由于鋒面有坡度,暖濕空氣較輕從暖鋒一側流向鋒面遇到冷鋒的冷空氣后開始上升或被迫抬升,因暖空氣中含有較多的水汽,且暖濕空氣在上升過程中氣溫不斷下降,當上升到足夠高度時,水汽便開始冷卻凝結形成云和降雨。鋒面雨通常是比較強烈的,因為鋒面比較狹窄,所以雨區比較集中,鋒面雨還常常伴隨雷暴等惡劣天氣。
降水特點
● 水平范圍大,常常形成沿鋒而產生大范圍的呈帶狀分布的降水帶。鋒面的長度與氣團的水平距離大致相當,由幾百千米到幾千千米,寬度比氣團小很多,只有幾十千米,最寬的可達幾百千米。
● 隨著鋒面平均位置的季節移動,降水帶的位置也移動。
● 持續時間長,層狀云上升速度小,含水量和降水強度都相對較小,有些純粹的水云很少發生降水,有降水發生也只是毛毛雨。但鋒面降水持續時間較長,從幾天到十幾天,甚至長達1個月以上。
分類
鋒面雨分冷鋒雨、暖鋒雨、準靜止鋒降雨,類型不同,降水的范圍、時長也不同。鋒面雨中的冷氣團冷而重,缺乏水汽,密度大,壓力大;暖氣團則暖而輕,水汽多,壓力小。這是因為暖氣團都來自低緯度的海洋地區,具備溫濕的特性。
冷鋒雨
冷鋒雨是冷暖氣團相遇,冷氣團前進速度較快,沿鋒面楔入暖濕氣團之下,迫使濕暖氣團上升冷卻而降雨。
冷鋒降雨主要發生在鋒后,降雨范圍相對較小,歷時短,強度大,常伴有雷電。
暖鋒雨
暖鋒雨是冷暖氣團相遇,暖濕氣團前進速度較快,沿界面爬升在密度、重量都較大的冷氣團之上,隨著暖濕空氣上升,發生動力冷卻而降雨。
暖鋒降雨主要發生在鋒前,降雨范圍大,雨區寬度可達 300~400km,長度可達1000km,歷時長,雨量大,強度一般較小,以陰雨天氣為主。
準靜止鋒降雨
準靜止鋒降雨是冷暖氣團相遇,勢力相當,鋒面很少移動或移動緩慢,兩側冷暖氣團形成對峙狀態,集中在鋒面前后發生的降雨。
準靜止鋒降雨因鋒面移動緩慢,且來回擺動,使陰雨天氣持續時間長達10天至半個月,甚至一個月以上,以長期的陰雨天氣為主,范圍比較大。中國江淮平原的梅雨天氣就是受江淮準靜止鋒的影響而形成。
分布
鋒面雨分布面積較廣,是中高緯度地區降水的主要型式,主要分布在歐洲中南部、亞洲的東部、東南部、南部的季風氣候區、美國東南部等地,在北半球中緯度大陸東西兩側最為常見,全年均可發生。
中國東部是世界上鋒面雨較多的地區,其春雨、秋雨和梅雨均是典型的鋒面雨。鋒面雨往往發生在副熱帶高壓北側的暖濕空氣與西風帶中的冷空氣相匯合的地區,由于副熱帶高壓的位置隨季節而進退,所以鋒面雨出現的地區有季節性變動。
影響
鋒面雨具有持續時間長、降雨量高的特點,長時間的降雨會影響人們的日常生活,尤其是在鋒面雨比較典型的國家。
1.長時間的鋒面降雨會導致地表徑流增加,表層土壤被侵蝕。表層流對泥土存在一定剪切力,流速越快,剪切力越大,對表層土壤的侵蝕越嚴重。當降雨時間越長,降雨量越大,發生水土流失的可能性越大。
2.鋒面降雨期間會對河流清濁度產生短期影響。在河流沿岸植被保護好的情況下,鋒面雨對河流的清濁度影響不大;河流沿岸植被茂密,長時間的鋒面雨會讓河流一定程度變清;河流沿岸植被稀少甚至赤裸,長時間的鋒面雨會使河流含沙量大幅度增加。
3.鋒面雨對地表的沖刷力比對流雨小,滲透力比對流雨大,持續的降雨會使土壤含水量處于飽和狀態,有發生滑坡、泥石流、老舊房屋坍[tān]塌等災害的危險。
災害事件
● 1954 年與1998 年中國長江流域出現了典形的梅雨形勢,即歐亞西風帶環流呈阻塞形勢,烏拉爾山脈和俄羅斯濱海為穩定的高壓,巴爾喀什湖為穩定大槽,貝加爾湖高壓脊強盛,兩側為低槽,冷空氣頻頻而下,形成了持續時間較長的降雨,導致流域性暴雨洪水。
● 2017 年 6 月中國臺灣地區發生了長時間、大范圍梅雨強降雨事件,即南海北部海洋邊界層急流在中國東南部梅雨槽和西太平洋副熱帶高壓之間盛行,向西延伸至南海南部,在梅雨鋒與臺灣北部地形的相互作用下,在臺灣北部海岸產生強降雨,造成臺灣第一核能發電廠2號機電塔倒塌,機組自動跳機,基隆市山區多處山體滑坡。
● 2018年7月,日本西部和鄰近的東海地區發生了一次極端降雨事件,造成了廣泛的破壞。降雨事件是由熱帶起源的兩股極端潮濕的氣流持續匯入日本西部并沿靜止的白烏鋒大規模上升造成的,特別是日本西部和托凱地區,在暴雨期間造成約237人死亡。
參考資料 >
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