第 1 部分 降雨是怎么形成的? 我们生活在一个充满水的环境里, 既有身边的河流 湖泊 海洋 冰川, 又有大气中的水蒸气, 同时动植物 土壤等内部也含有水分 这些各种形态的水始终在不断转化和运移的过程中, 降雨则是其中最为重要的一个环节 那么降雨是怎么形成的呢?
留住雨水利用雨洪 2 降雨是怎么形成的?
与雨水和谐相处 构建海绵城市 1. 降雨或降水 海洋中 陆地上或植物中的水受到太阳光的照射 变成水 小资料 汽蒸发或蒸腾到空中 水汽在高空遇到冷空气便凝聚成水滴 这些水滴很小 直径只有 0.01 ~ 0.02 毫米 最大也只有 0.2 毫 米 它们被上升气流托在空中 聚集成云 小水滴就成为小 云滴 在云中水汽很充足 小云滴在垂直气流作用下 上下运 动 互相碰撞 不断吸收四周的水汽凝结而增大 成为大云 滴 大云滴的体积和重量不断增加 在下降过程中不仅能赶上 高炮人工增雨 那些速度较慢的小云滴 还会吸收更多的云滴使自己壮大起 来 当大云滴增大到 100 多万倍 成为空气再也托不住的雨 滴 这时受重力的吸引便从空中直落下来 雨滴降落在高山 丘陵和平原 就是我们常说的降雨 雨水在降落过程中 有时遇冷凝结 以雪花或冰雹的形式 降落下来 通常我们叫降雪或降冰雹 但在气象和水文学中规 定 从大气中降落到地面的液态水和固态水统称为降水 由于各地区所处地球的经度 纬度 地形地貌 气象条件 等诸多因素不同 其形成降雨的成因也各不相同 概括起来可 分为对流雨 地形雨和锋面雨等三种类型 火箭人工增雨 人工增雨 20 世 纪 40 年 代 人 们依据降水形成机制 根 据云层情况 分别向云体 播撒干冰 碘化银 食盐 和 水 雾 等 催 化 剂 以 改 变云滴的大小 加速其生 长过程 达到降水目的的 做法 称为人工降雨 经 过多年实践 取得一定进 展 气象学称之为 人工 增雨 一 般 人 工 增 雨 作 业 多利用高射炮 火箭或飞 机撒播催化剂 留住雨水+利用雨洪.indd 3 3 2017-02-21 15:50:31
留住雨水 利用雨洪 2. 成因不同的降雨 对流雨 对流雨就是大气对流运动引起的降雨 由于接近地面表层的空气受热或高层空气强 烈降温 促使低层空气向上升 水汽冷却凝 结 就会形成对流雨 对流雨来临前常有大 风 并伴有闪电和雷声, 有时还会下冰雹 在中高纬度地区对流雨主要出现在夏季 冬 季少见 在低纬度地区对流雨经常发生 降 水时间一般在午后 特别是在赤道地区 降 水时间非常准确 对流雨主要产生于积雨云 积雨云内 冰晶和水滴共存 云的垂直厚度和水汽含 量特别大 气流升降都十分强烈 可达 20 ~ 30 米 / 秒 云中带有电荷 所以积雨云常发 展成强对流天气 产生大暴雨 积雨云带有电荷并常会引发强对流天气 产生大暴雨 常会发生雷击事件 大风拔 木 暴雨成灾的情况 4 留住雨水+利用雨洪.indd 4 2017-02-21 15:50:32
与雨水和谐相处 构建海绵城市 成因不同的降雨 地形雨 3. 气流受地形影响 沿山坡被迫抬升引起的降雨 常发生 在迎风坡一侧 在暖湿气流锋面移动爬坡过山时产生上升运 动 同山坡前的热力对流结合发展成积雨云 形成对流性降 雨 若前进方向受山脉阻拦 锋面移动速度减慢 降水区域扩 大 降水强度增强 降水时间延长 就可能形成持续十多天的 连阴雨天气 冰雹是一种从强烈发展的积雨云 这种云也叫冰雹云 中降 落下来的冰块或冰疙瘩 人们通常称它为 雹子 夏季或春夏之 交最为常见, 它是一些小如绿豆 黄豆 大似栗子 鸡蛋的冰粒 特大的冰雹比柚子还大 留住雨水+利用雨洪.indd 5 5 2017-02-21 15:50:32
留住雨水 利用雨洪 成因不同的降雨 锋面雨 4. 暖湿气流与干冷气流相遇 形成的交界面叫锋面 在锋面 上 暖 湿 较轻的空气被抬升到冷 干 较重的空气上面 在抬升的过程中 水汽冷却凝结形成的降雨为锋面雨 锋面雨的特点是范围广 常形成沿锋面范围的带状雨区 形成降水带 我国从冬季到夏季 降水带的位置逐渐向北移 动 大约 5 月份在华南 6 月下旬到长江一线 7 月到淮河 8 月到华北 冷空气 暖空气 雨 锋面雨一般持续时间长 短则几天 长则 10 天 半个月以上 有时长达 1 个月以上 含水量和降水强度 都比较小 有时是毛毛雨 清明时节雨纷纷 就是 我国江南春季的锋面降水现象的描述 清 明 [ 唐 ] 杜牧 清明时节雨纷纷 路上行人欲断魂 借问酒家何处有 牧童遥指杏花村 6 牧童遥指杏花村 留住雨水+利用雨洪.indd 6 2017-02-21 15:50:34
与雨水和谐相处 构建海绵城市 5. 雨水和水循环 太阳的辐射使海洋和大地的水蒸发 植物的水蒸腾变成水汽升到空中 然后 气流 将水汽送到各地 雨水降落到山区 丘陵和平原形成径流 汇成河流 湖泊或潜入地下 形成潜流 最后又归入海洋 水的蒸发 降雨 径流 汇集以致再蒸发的周而复始的循 环过程 就是水循环 形成水循环的内因是水的气态 液态 固态转化特性 外因是太阳辐射和重力作用 地球上水的数量巨大 成为水循环的物质基础 水在自然界的循环中 蒸发 水汽运动 降水 径流是循环的主要的环节 缺一不可 可以说 太阳的热能和地球的重力推动着 水循环 水循环为地球造就了鲜活的生态 而雨水维系着自然界的生态环境 水循环示意图 水圈 地球表层的天然或人工的水体 包括海洋 河流 运 河 湖泊 水库 沼泽 湿地 冰川 积雪 地下水和大气圈 中的水 围绕着地球形成一道 水圈 水圈与大气圈 岩石圈和生 物圈共同组成地球外壳最基本的自然圈层 水圈处于连续的运动状态 通过水循环 水圈各水体的水互 相交换 不断更新 大气圈中水汽的更新周期约为 8 天 河水的 更新周期约为 16 天 沼泽水的更新周期约为 5 年 湖泊水的更 新周期约为 17 年 深部地下水更新周期约为 1400 年 大洋水更 新周期约为 2500 年 高山冰山更新周期约为 1600 年 极地冰川 更新周期约为 10000 年 留住雨水+利用雨洪.indd 7 7 2017-02-21 15:50:35
留住雨水 利用雨洪 6. 先人对水循环规律的认识 庄子 公元前 369 前 286 年 名周 战国 时 期 著 名 的 思 想 家 哲 学 家 文 学 家 属 道 家 学 派 老 子 哲 学 思 想 的 继 承 者 和 发 展 者 先 秦 庄 子 学 派 的 创 始 人 后 世将老子和庄子并称为 老庄 他们的哲学为 老庄哲学 日火下降 暘气上升图 选自 中国古代地理学史 第 118 页 我国思想家 哲学家庄子 公元前 369 前 286 年 注意到日月运行 寒暑易转等 自然现象周而复始 认为 云和雨是相互转换的 不能自止 的 论述了水循环中水汽 转换的现象 公元前 235 年我国 吕氏春秋 圜道篇 提出 云气西行 云云然 冬夏不辍 水泉东流 日夜不休 上不竭 下不满 小为大 重为轻 圜道也 的精辟见解 意思是 说 雨云自东向西冬夏不停地运动 西行变雨降至地面 再日夜不休地流入大海 所以说 雨云水永不枯竭 海水也不会满溢 这种小 水源 变 大海洋 重 水 变 轻云 的 运动 循环往复称作圜道 比较准确地描述了我国所在地理位置的水循环特性 明末清初时的 日火下降 暘 气上升图 形象地表现了地表水经太阳能作用 阳气 蒸湿 上升为云 和 云被阴压降而为雨 的水循环过程 这张 日火下降 暘 气上升 图 和今天的水循环示意图基本相同 8 留住雨水+利用雨洪.indd 8 2017-02-21 15:50:36
与雨水和谐相处 构建海绵城市 7. 甲骨文早有雨的记载 俗话说 雨露滋润禾苗壮 形象地描述了雨水 和农作物生长的密切关系 我国自古是人口众多的农业大国 因此历来对降 水与农业的影响极为关注 在商代后期 公元前 14 世 纪 前 11 世纪 王室用于占卜记事而刻在龟甲和兽骨 上的甲骨文中 就有我国最早的有关降水和农业的文 字记载 在甲骨文中记录社会生产的内容很丰富 商王关 心农业收成的丰歉及风雨对农业收成的影响 常见有 立黍 省黍 求年 告秋的卜辞 特别是关于降水的 卜辞 约占全部甲骨文的 1/5 对于降水的描述有 大 雨 小雨 幺雨 毛毛雨 雨少 不雨 大雪 征雪 甲骨文的雨字 连绵不断的雪 等 甲骨文主要指殷墟甲骨文 当时 商王尚鬼 凡 事必经占卜 他所关心的问题 包括对祖先与自然神 鬼的祭祀与求告 对风 雨 水及天象 农事 年成的 关注 占卜时先于甲骨背面钻凿处用火烧炙 正面即现 卜 字形裂纹 以此定吉凶 占卜后将所卜事项记刻 于甲骨之上 甲骨文有的先刻后涂朱砂或墨 有的用毛 笔写 也有先写后刻的 留住雨水+利用雨洪.indd 9 9 2017-02-21 15:50:36
留住雨水 利用雨洪 8. 古代是怎样测雨的 我国古代实测和计算降水量的 记载 最早见于南宋著名数学家秦 九韶 公元 1202 1261 年 所著的 数书九章 数书九章 全书共 9 章 9 类 18 卷 每类 9 题共计 81 个 算题 他所提出的 秦九韶算法 世 界闻名 在西方被称作霍纳算法 该书收录有关降水量计算的 4 则 例题 题目分别是 天池测雨 圆罂 测雨 峻积验雪 竹器验雪 题 秦九韶著书测雨 中的天池是古代承接雨水的防火用 的大缸 而圆罂则是口小而腹大的圆坛 对 天池 和 圆罂 取得的雨水 需要进行 体积换算 才能知道平地普遍的降雨深度 降雪量的测量是实测降雪的厚度 而没有 进一步折算为水量 小资料 秦 九 韶 南 宋 末 年 1202 1261 年 字 道古 出生于鲁郡 今山东曲阜 早年曾随 道家学习数术 后随其父往四川赴任迁徙 故 也认为是普州安岳 今四川安岳县 人 秦九 韶与李冶 杨辉 朱世杰并称宋元数学四大 家 他于宋绍定四年 1231 年 考中进士 先 后任县尉 通判 参议官 州守等职 南宋理 宗景定元年 1260 年 出任广东梅州守 翌年 秦九韶纪念馆 10 去世 留住雨水+利用雨洪.indd 10 2017-02-21 15:50:36