影响降水的因素:气候、地形、盛行风和洋流


降水是由地理位置、大气环流、天气系统、下垫面条件等多种因素综合影响而产生的,其中地理位置、大气环流等因素起着重要作用。本文将重点探讨地形、森林、水体等下垫面条件以及人类活动对降水的影响。

1.地形条件影响

地形主要通过阻挡气流和抬升气流对降水的强度和时空分布产生影响,在我国表现尤为明显。许多丘陵山区的迎风坡常常成为降水日数多、降水量大的地区,而背风坡则成为雨影区。1963年8月,海河流域邢台地区发生特大暴雨(见图1-2-34),其雨区沿着太行山东麓迎风侧南北向延伸,呈带状分布,与大行山走向一致,为典型实例。

地形对降水的影响程度取决于地面坡度、气流方向以及地表高程的变化。表1-2-34显示了我国典型山地降雨随高程变化的递增率。台湾岛中央山脉受湿热气流影响最为强烈,递减率最大,达105毫米/100米;而位于内陆的甘肃省祁连山,由于水汽含量较少,降水年递增率仅为7.5毫米/100米。

地形抬升所带来的增雨并非是无限制的。当气流被抬升到一定高度时,降水达到最大值。此后,降水量不再随地表高程的增加而继续增加,甚至会减少。峨眉山、黄山的降水规律如图1-2-35所示,在最大降水量高度以下,降水量随高程增加而增加;超过此高度,降水反而减少。图1-2-36展示了日本山地降水量随高程变化的规律,其中B点降水量最大,山顶的C点降水量小于B点,而与山脚A点的降水大致相当。

柏塞尔根据瑞士的资料得出结论,在最大降水量出现的高度以下,降水量与高程之间的经验关系可用下式表示:

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尽管上述观点均有一定的依据,但它们也存在局限性。值得注意的是,即使是实地测量数据,也可能受到地区典型性、测试条件、测试精度等因素的影响。总体而言,森林对降水的影响是肯定存在的,但具体影响程度、是增加还是减少,仍需进一步研究。这种影响与森林面积、林冠厚度、密度、树种、树龄以及地区气象因子、降水本身的强度、历时等特征密切相关。

3. 水体的影响

河流、湖泊、水库等陆地水体对降水量的影响,主要是由于水面上方的热力学、动力学条件与陆地上存在差异而引起的。

俗语“雷雨不过江”形象地说明了水域对降水的抑制作用。这是因为在大型水体附近,空气对流作用受到水面风速增大、气流辐散等因素的扰动,从而影响到当地热雷雨的形成与发展。

观测表明,水体对降水的总体影响是减少降水量,但这种影响在不同季节存在差异。例如,夏季在太湖、巢湖及长江沿岸地带,存在不同程度的少雨区,以南京到扬中平原之间的长江沿岸最为典型,夏季降水量比周围地区少50-60毫米,但冬季则比周围略有增加,增加值不超过10毫米,因此从全年来看仍是减少了降水量。同样,新安江水库建成后,库区北部的年降水量明显减少,最大可减少100毫米/年,估计库区中心可能减少150毫米,约占全年降水量的11%。

在迎风的库岸地带,当气流由水面吹向陆地时,由于地面阻力大,风速减小,加上热力条件不同,容易造成上升运动,从而促使降水增加(图1-2-37)。

4. 人类活动的影响

人类活动通常通过改变地表覆盖来间接影响降水,例如,植树造林或大规模砍伐森林、修建水库、灌溉农田、围湖造田、疏干沼泽等。其影响后果包括减少降水量和增加降水量,影响机理如前所述。

在人工直接控制降水方面,例如,使用飞机或火箭直接进行云播雨,或相反地驱散雷雨云,消除雷雹等,尽管这些方法早已得到实际应用,但由于耗资巨大,目前只能对局部地区的降水产生影响。

值得强调的是,城市对降水的影响,主要表现为城市增雨作用。例如,南京市区年降水量比郊区多22.6毫米,并且增加了大雨发生的机率,雷暴和降雪的天数也较多。具体影响程度、增雨量大小,取决于城市规模、工厂数量、当地气候湿润程度等因素。