定義
地形降水(orographic precipitation)是濕空氣流沿地形抬升而形成的降水。1
現(xiàn)象描述暖濕的對流性不穩(wěn)定的氣團在前進途中,遇到較高山地的阻擋被迫上升,絕熱冷卻,達到凝結(jié)高度時,便發(fā)生凝結(jié)降水,稱為地形降水。除單純氣團的地形降水外,鋒面遇山被阻,使之移行停滯,也發(fā)生比在平原地區(qū)更多的降水。
產(chǎn)生機理地形是影響降水的重要因子之一。地形降水是水汽、氣流和地形相互作用而形成的2。
地形影響降水的主要機制包括3:
(1)迎風坡動力抬升;
(2)地形上游阻滯對對流的觸發(fā);
(3)地形云的播撒效應;
(4)地形重力波等。
研究歷史近年來,中小尺度地形對降水,尤其是對對流降水的影響越來越受到氣象學家的關(guān)注3。
研究表明,地形激發(fā)的中尺度波動(中尺度重力波、山脈波、背風波等)可以觸發(fā)對流或影響下游降水天氣。相對小的山脈則可通過云的播撒效應來增強降水;當不穩(wěn)定的氣團流向山脈時,會有對流云嵌套在層狀地形云中發(fā)展,降水量、降水強度以及降水效率很大程度上受到上游對流動力學的影響;小尺度山脈和峽谷激發(fā)的飽和背風波位相決定對流能否觸發(fā);狹窄的山脊可以通過迎風坡上升、背風坡下沉和重力波來調(diào)整降水的強度和分布3。
地形如何作用于中尺度對流系統(tǒng)(MCS)及其引發(fā)降水,還受到環(huán)境氣流的層結(jié)穩(wěn)定度、風垂直切變、風的 大小、大氣水汽含量、對流有效位能(CAPE)以及山脈高度、寬度和形狀等多方面因素的影響,不同屬性的過山氣流形成的 MCS具有不同的活動特征3。
但是,由于實際地形分布極為復雜,加之中小尺度地形對降水影響的復雜性和非線性,地形擾動的作用還受到天氣尺度環(huán)境條件的制約,地形降水仍然是一個值得深入探討的課題。
發(fā)生實例中國中東部處于東亞季風區(qū),地形地勢交錯復雜,不同尺度、高度和形狀的地形遍布大江南北。每年汛期,隨著西太平洋副熱帶高壓北跳和雨帶的自南向北推移,大或特大暴雨頻繁發(fā)生在中國中東部地區(qū),給當?shù)貒窠?jīng)濟和生命財產(chǎn)安全帶來嚴重的損失和威脅,而這些大或特大暴雨的發(fā)生往往又與特殊的中小尺度地形分布有著密切的聯(lián)系3。
1998年7月21—22日發(fā)生在武漢、黃石等地的特大暴雨,就與大別山、幕阜山等中尺度地形及其特殊的地形分布密切相關(guān)4。
2005年9月3—4日,發(fā)生在廬山的歷史罕見的特大暴雨,相對孤立的、尺度較小的廬山地形起到了不可或缺的作用5。
2006年5月21—22日發(fā)生在臺山的特大暴雨,云霧山及其周邊地形起到了重要作用6。