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第16章 气候地理(2)

当大气中存在空气密度和气流速度不同的界面时,便会引起波动。此时,处于波峰的空气上升,可能冷却成云;处于波谷的空气下沉,则无云生成。这样,会形成一列列平行排列的云条。如果有两个波动方向,那么新产生的波动便会叠加在原来的波动之上,从而形成一种类似棋盘格子的云块。在气象学上,我们把这种云叫做波状云。

如果大气层下层不稳定,而上层很稳定,在这种情况下,特别有利于波状云的形成。因为空气上下层均稳定,不利于波动的形成。如果空气上下层均不稳定,则产生的不是波动,而是对流。而下层不稳定、上层稳定的空气层,既保证受扰动的空气有一定的垂直运动,又不至于发展成对流。由此可见,波状云的产生,往往预示着大气层的上层很稳定,故多晴好天气。

但是,有时候波状云与大片的层状云连在一起,则表明将有风雨来临。因为层状云的出现往往是锋面即将移来的前兆。所以也有农谚说:“鱼鳞天,不雨也风颠。”因此,当天空出现波状云时,还需留意它是否与层状云连成一片,必要时还要看天气形势图,看看是否有锋面移来。这样,我们才能把此后几天的天气准确预报。

在民间,还有一种说法,叫做“露重见晴天”,意思是说若清早露多,往往预示着白天晴朗。这又是什么道理呢?

在秋冬季节的夜晚或清早,我们有时会看到树叶上有一些小水珠,这就是露。有诗曰:“可怜九月初三夜,露似珍珠月似弓。”首先,我们要弄清楚露是怎么形成的。

我们知道,空气中含有一定量的水汽。而且,空气温度越高,含有水汽量越大;反之,含有水汽量越少。在夜间和日出之前,空气的温度比较低。这时候,若空气比较潮湿,加之降温使空气包含水汽的能力降低,其中一部分水汽就会在树叶、屋顶等地物之上凝结成水滴,从而形成了露。

在什么气象情况下,比较容易形成露呢?

一是在晴天的夜间和清晨,比较容易形成露。因为晴天的夜间和清晨,天空中无云,地面的热量直接散发到宇宙空间,被大气吸收的热量比较少,因此,地表降温较快,有利于露的形成。可见,“露重见晴天”是有道理的。

二是在有微风的情况下,比较容易形成露。因为微风能源源不断地把潮湿的空气带来,又把已经析出水汽的空气带走。如果无风的话,就难以把潮湿空气不断送来。而如果风太大的话,近地层冷空气和高层较暖空气会发生强烈的混合作用,使地表的温度比较高,也不利于露的形成。

在白天,我们一般看不到露,这是为什么呢?这是因为太阳出来后,近地层空气温度升高了,空气能够含有水汽的能力又增强了。这时候,露就会蒸发成为水汽,又进入了空气之中。

综上所述,民间的天气谚语是老百姓长期生活和生产经验的总结。在各地天气预报中,天气谚语有着重要的作用。但我们也应看到,不同地方、不同季节,常常有不同的天气谚语。把天气谚语和天气形势图结合起来,有助于获得比较好的预报效果。

为什么会下雨

我们见过毛毛细雨,也见过倾盆大雨。我们见过一些雨下得时间很短,也见过一些雨连绵不断地下上好几天。有时候,天空浓云密布,一会儿大雨滂沱,又一会儿雨过天晴。1998年7月9日晚上至第二天凌晨,我国陕西省商洛地区丹凤县某地下了一场特大暴雨,历时6~7小时,雨量超过1300毫米,相当于我国南方一些地区一年降雨量的总和。那么,天空为什么会下雨?这些雨水是从哪里来的呢?

雨是从空中降落到地面的水滴。飘浮在天空中的水有气态、液态和固态,而且它们会相互转化。气态的水叫做水汽。当富含水汽的空气冷却后,其中的不少水汽就会变成液态或者固态。因为随着气温的下降,空气容纳水汽的能力会急剧下降,例如,当一团空气从30℃降至10℃时,其容纳水汽的能力要下降2/3以上。因此,当空气含有比较多的水汽并且受到冷却后,无法被空气容纳的那部分水汽,就会以一些细小的尘粒为核心而发生凝结或凝华,生成小水滴或小冰晶。它们悬浮在空中,便形成了云。这种小水滴或小冰晶会在空中上下运动,相互碰撞。在此过程中,其体积会增大。当上升气流无法顶托它们时,它们就降落至地表。它们若以液态水的形式降至地表,叫做降雨;若以固态水的形式降至地表,则成为雪或冰雹。

根据冷却过程的不同,我们把降雨分成锋面雨、对流雨和地形雨等。

先说锋面雨。当冷暖空气相遇时,它们之间会形成一个与地面有一定倾斜角度的过渡区,人们把它叫做锋面。暖空气因较轻而在上,冷空气因较重而在下。暖空气会沿着锋面向上运动。若暖空气含有较多水汽,则到了一定高度后,因为气温降低而使水汽发生凝结,成云致雨,这样形成的雨叫做锋面雨。每年春夏之交,锋面在我国长江中下游一带徘徊,使该地区形成较长时间的降雨。此时正值梅子成熟之际,故人们把此时的雨叫做梅雨。宋朝赵师秀的《约客》诗中说:“黄梅时节家家雨,青草池塘处处蛙。”这正是梅雨景象的生动写照。每年秋季,在我国广大地区上空,经常有冷空气推动锋面向暖空气一侧运动,暖空气被迫抬升,若此时暖空气比较潮湿,则也会因冷却而发生凝结,形成秋雨。由于整个地区锋面过后被冷空气占据,气温下降,故有“一场秋雨一阵寒”的现象。

再说对流雨。在夏日的午后,人们常常经历这样的天气:一开始是烈日高照,人们感到十分闷热。后来天空中出现乌云,天空逐渐变暗。当地面被浓厚的黑云笼罩时,突然会有一阵凉风吹来。此风风速较大,有时还能见到飞沙走石的景象。气温急剧下降,有时降温幅度可达到10℃左右。路上行人匆忙赶路;小贩们忙于收摊;家庭主妇则忙于把晾晒的衣服收回。一会儿,倾盆大雨从天而降,有时还伴有电闪雷鸣。此雨一般下得不长,雨停以后,天空放晴,空气清爽。这就是通常所说的对流雨,也称雷阵雨。为什么会形成这种降雨呢?

在夏日的午后,地面强烈受热,近地层气温升高。由于地表的不均一性,一些地方的空气比周围地区温度更高。而温度更高的空气很不稳定,遇上升气流或地形抬升便会向上运动。由于高空的空气密度比近地层小,于是,上升的气块会膨胀,对外界作功,从而使其自身温度降低。若上升气块水汽丰富,便会凝结成云,通常形成一种孤立、分散、底部平坦的云。当这种云发展到一定阶段,其厚度加大,常常呈砧状,云内气流上下运动强烈。当下沉气流把高空比较冷的空气带到地表时,便形成了凉爽的大风。紧接着,一场大雨把大地包裹在雨雾之中。这就是夏日常见的午后雷阵雨。

最后,说一说地形雨。在山岭的迎风一侧山坡,我们可以见到另一种的降雨。若气流含有比较多的水汽,则会沿山坡一路上升,逐渐发生冷却凝结,从而成云致雨,这种雨叫做地形雨。印度东北部有一个地方叫做乞拉朋齐,它是世界上降雨最多的地方之一。我国北京的年平均降水量是644毫米,上海为1124毫米,广州为1694毫米,但是,乞拉朋齐的年平均降水量有11000多毫米,比上述几个城市要多得多。若把乞拉朋齐的年降水量平均分摊到一年中的每一天,则每天的降雨量均超过30毫米,都是大雨。为什么乞拉朋齐如此多雨呢?

这首先是因为乞拉朋齐受到源源不断的西南气流的影响。这西南气流来自广阔的印度洋,带有大量的水汽。其次,乞拉朋齐位于西南气流的迎风山坡,气流在运动过程中受阻于山坡,于是沿山坡抬升,气温降低,大量的水汽发生凝结,形成丰富的降雨。

以上,说了形形色色的雨和多雨地区,那么,世界上什么地方降雨特别稀少呢?在南美洲智利的阿塔卡马沙漠,几年不下一场雨,是一个降水特别稀少的地区。这是因为,这个地区受副热带高气压带的控制,气流下沉,风向与海岸平行,故空气中水汽含量少。加上强大的秘鲁寒流使近地层大气温度降低,使大气层十分稳定,不易形成对流,故降水十分稀少。

我国降水最多的地方是台湾省的火烧寮。据1906年至1944年的统计,年平均降水量达到65578毫米,其中1942年达到8408毫米。我国西北地区的塔里木盆地和柴达木盆地降水稀少,年平均降水量不足50毫米。位于塔里木盆地的且末,年平均降水量仅为186毫米;另一个地方若羌,只有156毫米。

西北内陆多奇观

在我国西北内陆地区,有一望无边的沙漠。这里,沙丘连着沙丘,是一片沙的海洋。有时,遇到人们赶着骆驼穿越沙漠,则老远就可听到驼铃声。西北地区还有高耸的昆仑山、天山,山势雄伟,山顶终年白雪皑皑。除了这些景观之外,到过西北内陆的人,还可以见到一些奇特的地理和人文景观。例如,在一些气候异常干旱的地方,却分布着一片片生机勃勃的绿洲。在这些绿洲上,小麦、玉米、棉花等农作物成片分布,人们还常常可以见到瓜地和葡萄园。这种沙漠里的绿洲现象是怎么形成的呢?

原来,西北地区有一些高大的山脉,山顶上终年为冰雪覆盖。当夏季来临时,气温升高,高山上的冰雪大量融化,汇成河流,滋润着山前一带的土地。人们利用这水源进行耕作,便形成了绿洲。在吐鲁番地区,当地农民用一种叫做“坎儿井”的独特灌溉方式,引水灌溉,培育出品质优良的葡萄。吐鲁番有一条葡萄沟,它长约8千米,宽约1千米,在这一片土地上,葡萄园连绵不断。在收获季节,绿色的、紫色的葡萄一串串挂满园内,形成这里一种独特的景观。所谓“坎儿井”,主要是由长长的相互成网的地下引水渠道组成。水在地底下流动,既减少蒸发,又防止污染;更可贵的是,由于暗渠内的水避免了太阳光直接照射,水温较低,凉爽宜人,这在以干热着称的吐鲁番盆地十分难得。

我国西北内陆地区还有一个奇特的现象是早晚气温相差很大。有人说,在这里是“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”。这又是怎么一回事呢?为什么会形成昼夜温差大呢?

首先,这些地区气候干燥,大多是晴朗无云的天气。在白天,由于无云遮挡阳光,到达地面的太阳辐射热量比较多,因此使气温上升很快。而晚上,由于天空无云,空气中也缺少水汽来吸收地面的热量,地面放出的热量大量散发到宇宙空间中去,因此使晚上气温又迅速下降,到日出之前,气温降至一天的最低点。

其次,这些地区多沙漠和裸地。在同样的日照下,沙漠和裸地由于热容量较小,温度升高要比水面快得多,这是造成内陆地区白天高温的一个重要原因。到了晚上,地面放热降温,沙漠和裸地因热容量小,放热引起的降温又比水面快得多。这样,我国内陆地区晚上气温下降幅度比较大。

我国西北地区的另一种奇怪现象是,在一些地方,尽管以气候干旱着称,却也会发大水。例如举世闻名的莫高窟位于甘肃敦煌,而敦煌境内有条河流叫做党河。这里是我国干旱地区之一,降水稀少,但在1979年,却发生了一场水灾。原因有三个:一是这一年夏季气温高,高山融雪多,靠冰雪融水补给的党河上游水库,在7月份水位就相当高了;二是这一年有一支来自印度洋的西南气流,越过青藏高原后向祁连山方向运动,给敦煌一带带来大量雨水;三是当地老百姓十分珍惜水,当党河水库的水位越过警戒线后,仍舍不得开闸泄洪。结果水库决了堤,敦煌城很快就到处是积水了。

大西北面积广大,地底下蕴藏着丰富的石油、天然气、煤、镍等矿产资源,开发潜力巨大。它那多姿多彩的奇特景观和奇异现象,更增添了它诱人的魅力。

独特的青藏高原气候

拉萨是青藏高原上一颗璀璨的明珠,素有“日光城”之称。到过拉萨的人,一定对那里强烈的日照有深刻的印象。在那里,蓝色的天空衬托着白色耀眼、光芒万丈的太阳,即使太阳降落到地平线上,也是令人眩目难睁、不可直视。生活在青藏高原上的藏族同胞,长期受到那里强烈日照的影响,肤色黝黑。

为了比较青藏高原与其他地区日照情况的差异,我们引入一个叫做“年太阳总辐射量”的概念,即某个地区一年内接受到的太阳总辐射量,其单位是:千卡/平方厘米。我国年太阳总辐射量的分布大势是西部多,东部少:青藏高原是我国年太阳总辐射量收入最多的地区,为180~240千卡/平方厘米;西北地区大约为140~180千卡/平方厘米;华北和东北大部分地区为120~140千卡/平方厘米;南方地区基本上小于120千卡/平方厘米。

拉萨的年太阳总辐射量为2024千卡/平方厘米,比我国东部地区要高得多。在雅鲁藏布江的上游河谷和西藏西部的阿里地区,一年内接受到的太阳总辐射量更多。例如,在日喀则和噶尔,年平均日照时数比拉萨多230~390小时,全年太阳总辐射量比拉萨多20~40千卡/平方厘米。

为什么青藏高原日照如此强烈呢?

青藏高原地区空气比较稀薄,又多晴天,天空中云量少,使大气吸收、反射和散射的太阳辐射比较少,从而使最终到达地面的太阳辐射能量比较多。

拉萨尽管日照强烈,但在受不到阳光的阴处,气温还是相当低的。当夏季我国大部分地区气候炎热之时,青藏高原却有大范围的气温较低地区。拉萨7月份的平均气温是151℃,青藏高原有的地方还不足8℃。在拉萨,从暖热的阳光下走进屋子,顿时会有一阵寒意,有时手摸桌子,也有冰凉的感觉。“日晒胸前暖,风吹背后寒”,便是拉萨气温的生动写照。夏日去青藏高原旅游,不仅可以饱览高原风光,还不会有酷热难受的感觉。

为什么7月份青藏高原气温如此之低呢?有人奇怪,青藏高原地势高,在白天,与太阳的距离比平原地区要小一些,按理它接受的太阳热量更多一些,可为什么其气温反而如此之低呢?

实际上,一个地方温度高低取决于两个基本因素,即在一定的时间内,它获得的热量多少和它失去的热量多少。这两者的差值,决定了这个地方温度的高低。如果一个地方获得的热量多,失去的热量少,它的温度就升高;反之,它的温度就降低。青藏高原与长江中下游平原纬度相近。在这两个地区的大气层顶部,获得的太阳热量也是相近的。但是,青藏高原由于地势很高,造成青藏高原上的大气层空气比较稀薄。正是由于这层比较稀薄的空气保暖作用差,加上天空中水汽含量少,云量少,致使青藏高原地表的热量大量散发,从而造成该地区7月份气温比较低。这就像一个人在晚上睡觉时,若盖上厚厚的被子,就会感到很温暖;而盖上一条薄薄的毯子,则会感到比较冷。