關(guān)于短時(shí)強(qiáng)降雨的分析與思考

李治君

中國(guó)人民解放軍32282部隊(duì) 山東 濟(jì)南 250000

因?yàn)槲覈?guó)地處北半球,屬于溫帶氣候地區(qū),且常年受到亞熱帶潮濕的季風(fēng)氣候影響,所以導(dǎo)致每年夏天和秋天之際,我國(guó)絕大部分地區(qū)都會(huì)迎來(lái)強(qiáng)降雨或者短時(shí)強(qiáng)降雨的特殊天氣。短時(shí)強(qiáng)降雨的特點(diǎn)在于：雨量巨大、時(shí)間較短、降雨面積較小、容易引發(fā)山體滑坡和泥石流等自然災(zāi)害、容易觸發(fā)山洪和城市內(nèi)澇等問(wèn)題。因此,針對(duì)短時(shí)強(qiáng)降雨帶來(lái)的這些問(wèn)題,筆者在此做出深入的研究,結(jié)合氣候預(yù)警系統(tǒng)和氣象資料的分析論證短時(shí)強(qiáng)降雨的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。并且會(huì)結(jié)合暴雨環(huán)流對(duì)天氣的干預(yù),統(tǒng)計(jì)出氣流、水汽通量和鋒面等關(guān)鍵因素在其中的作用。

一、短時(shí)強(qiáng)降雨的主要形成原因

(一)高空環(huán)流。因?yàn)槲覈?guó)夏季氣溫普遍偏高,且水量蒸發(fā)比較大,所以長(zhǎng)期在該環(huán)境中會(huì)讓地表層的大量水汽向上騰升,逐漸到達(dá)高空。當(dāng)水汽在高空遇到冷氣流之后,便會(huì)凝結(jié)成云朵,同時(shí)會(huì)伴隨著溫度的不斷升高而不斷下降。如果在此過(guò)程中,凝結(jié)的云層越來(lái)越厚,且溫度越來(lái)越高,則云層下降的速度也就會(huì)越來(lái)越快,此時(shí),云層內(nèi)的水汽會(huì)以不同的方式存在,比如水滴的方式、結(jié)晶的方式、冰粒的方式或者是霧氣的方式等。在云層不斷下降的過(guò)程中,它們會(huì)在重力的影響下相互碰撞,從而合并成體積更大的水滴或者冰粒,直到云層下降到一定高度,或者是云層難以支撐它們的重量之后,便會(huì)以雨的形式快速降落下來(lái)。如果云層的上升氣流足夠強(qiáng)大,則可帶動(dòng)云層繼續(xù)上升,其中一部分水滴和冰粒會(huì)被再次帶到高空,而且會(huì)形成比第一次凝聚之后更大的水滴或者冰粒。在這樣的模式中,經(jīng)過(guò)多次的循環(huán)便會(huì)在空中形成大量的積雨云,此時(shí)便形成了高空對(duì)流。所以,我們常說(shuō)的短時(shí)強(qiáng)降雨就是在這樣的環(huán)境下所產(chǎn)生的。引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降雨的積雨云具有極強(qiáng)的上升氣流,其速度可以達(dá)到每秒鐘三十米的上升速度,最高可達(dá)每秒六十米。如果用氣象情況解釋,該速度與臺(tái)風(fēng)的速度較為接近。因此,在極短的時(shí)間里水汽升到了極高的位置,就是形成短時(shí)強(qiáng)降雨的主要原因。

(二)地面形勢(shì)。除了高空環(huán)流會(huì)產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降雨之外,地面形勢(shì)的不同也是造成短時(shí)強(qiáng)降雨的一個(gè)重要因素。在我國(guó)絕大多數(shù)的地區(qū),在出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨的時(shí)候,普遍會(huì)發(fā)生該地區(qū)西南低壓的情況。在這樣的環(huán)境中,就會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐目諝鉂穸燃又?并且會(huì)讓空氣中的水汽變得高能,在水汽充沛的基礎(chǔ)上,層結(jié)就會(huì)被破壞,甚至?xí)?dǎo)致逆溫層無(wú)法有效儲(chǔ)藏能量。另外,我國(guó)北方夏季的冷空氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及冬季的冷空氣強(qiáng)勁,所以,隨著夏季冷空氣勢(shì)力的衰減,冷空氣的鋒面也會(huì)被逐漸南壓,這與之前環(huán)繞在該地區(qū)上空的潮濕氣流發(fā)生交匯之后,其鋒面就會(huì)呈一種抬升的態(tài)勢(shì)發(fā)展,并且會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)到層結(jié)的不穩(wěn)定能量。如果這時(shí)候在逆溫層中,就會(huì)破壞逆溫層的結(jié)構(gòu),而且會(huì)把儲(chǔ)藏的能量發(fā)散出來(lái),遂產(chǎn)生出一股巨大的對(duì)流。對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行判斷,可以發(fā)現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨地區(qū)正常情況會(huì)出現(xiàn)925hPa和850hPa的輻合線或者低空切變線,在因地形而上升之后,便會(huì)與空中的強(qiáng)對(duì)流回合,從而形成巨大的暴風(fēng)雨。

(三)物理量診斷。出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨特殊天氣的主要原因是因?yàn)樗麠l件被大氣的濕度和厚度影響而產(chǎn)生的。由此可見(jiàn),大氣是決定降水量強(qiáng)度和時(shí)間的關(guān)鍵要素。我們通過(guò)衛(wèi)星氣象地圖可以發(fā)現(xiàn),一直從底層上升到一定區(qū)域以內(nèi),這個(gè)范圍都屬于水汽輻合狀態(tài),當(dāng)初始時(shí)期的水汽通量在該區(qū)域出現(xiàn)之后,就會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生變化,此時(shí)輻合高度便會(huì)快速增加,直到和初時(shí)降水時(shí)間點(diǎn)互相對(duì)接。因此,水汽診斷物理量當(dāng)中的時(shí)間因素和強(qiáng)度關(guān)系才是短時(shí)強(qiáng)降雨天氣形成的第一要素。首先是時(shí)間的的因素,在短時(shí)強(qiáng)降雨的過(guò)程中,切變線和輻合線都比較穩(wěn)定,但是只持續(xù)了很短的時(shí)間,其中變化較為頻繁的是切變線以及高原短波槽。

在此,我們可以診斷為：

K＝(T850—T500)＋Td850—(T700—Td700)

其中,T 代表溫度;T d代表露點(diǎn)溫度;500、700、850三個(gè)數(shù)值分別代表500hPa、700hPa和850hPa三個(gè)壓面。

在K 指數(shù)的計(jì)算中,第一個(gè)代表溫度直減率,第二個(gè)代表低層水汽的條件,第三個(gè)代表中層飽和的狀態(tài)。所以,K 指數(shù)可準(zhǔn)確反映出大氣層結(jié)的現(xiàn)實(shí)情況,同時(shí)也可以有效反映出空中水汽的具體情況。

二、短時(shí)強(qiáng)降雨的氣象服務(wù)

(一)提前預(yù)報(bào)。在應(yīng)對(duì)短時(shí)強(qiáng)降雨天氣時(shí),需要相關(guān)人員做好輿情疏導(dǎo)和防護(hù)準(zhǔn)備工作,并且要堅(jiān)決落實(shí)好提前預(yù)報(bào)的工作,通過(guò)預(yù)報(bào)盡早的啟動(dòng)各種預(yù)案措施。同時(shí),在提前預(yù)報(bào)的時(shí)候務(wù)必要做到公開(kāi)透明,不可隱瞞,提醒相關(guān)部門(mén)做好災(zāi)情防范工作。例如：氣象水文部門(mén)要及時(shí)向政府通報(bào)預(yù)警信息,利用多條途徑擴(kuò)散預(yù)警信息,做好災(zāi)前準(zhǔn)備工作,并且要和當(dāng)?shù)厮块T(mén)、氣象部門(mén)及時(shí)了解情況。發(fā)揮出各職能部門(mén)的參謀助手作用,體現(xiàn)出各職能部門(mén)在災(zāi)情預(yù)警方面的高效性與可靠性。

(二)聯(lián)合保障。在面對(duì)短時(shí)強(qiáng)降雨特殊天氣時(shí),需要當(dāng)?shù)囟鄠€(gè)部門(mén)聯(lián)合保障,只有這樣才能有效控制災(zāi)情的蔓延,保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在此基礎(chǔ)上,各部門(mén)要隨時(shí)掌握信息,并與轄區(qū)軍隊(duì)氣象水文保障單位開(kāi)展聯(lián)合保障,及時(shí)通報(bào)災(zāi)情變化情況,適時(shí)啟動(dòng)防洪預(yù)案,可通過(guò)政府讓群眾得知消息,做好提前準(zhǔn)備,組織預(yù)警與防護(hù)工作。亦可通過(guò)消云減雨的手段有效化解短時(shí)強(qiáng)降雨的破壞力。另外,在政府部門(mén)的牽頭下,還可及時(shí)將災(zāi)情通報(bào)給當(dāng)?shù)氐母鱾€(gè)安保力量,如果一旦發(fā)生意外,可第一時(shí)間進(jìn)行緊急救援工作。通過(guò)軍地聯(lián)合、以及各職能部門(mén)攜手合作的方式,可有效控制特殊天氣對(duì)局部地區(qū)的影響和破壞。另外,在多方合作的基礎(chǔ)上,務(wù)必要做好管轄區(qū)域內(nèi)的災(zāi)情通報(bào)工作,切實(shí)傳達(dá)給每一個(gè)人。

(三)高科技的應(yīng)用。為了有效控制類似于短時(shí)強(qiáng)降雨特殊天氣對(duì)各地造成的影響,可通過(guò)高科技手段對(duì)其進(jìn)行預(yù)防與控制?？梢酝ㄟ^(guò)布設(shè)小型無(wú)人氣象觀測(cè)站等傳感器的方式對(duì)溫、壓、濕、風(fēng)、降雨量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與測(cè)量,然后將數(shù)據(jù)快速傳輸至各部門(mén),讓指揮人員做到心中有數(shù),通報(bào)有效。另外,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)降雨征候時(shí),可與上游的人工影響天氣辦公室開(kāi)展協(xié)同作業(yè),實(shí)施消云減雨作業(yè)。為實(shí)現(xiàn)高效和統(tǒng)一的指揮,可利用無(wú)人機(jī)高空航拍和定位系統(tǒng)繪制當(dāng)?shù)氐匦蔚孛?同時(shí),對(duì)強(qiáng)降雨的發(fā)生區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析強(qiáng)降雨落區(qū)與地形的關(guān)系,建立強(qiáng)降雨“大數(shù)據(jù)”,并與數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行快速集成,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)降雨的智能預(yù)報(bào)預(yù)警。并在此基礎(chǔ)上,將公安系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)以及軍隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全區(qū)域聯(lián)網(wǎng),借助互聯(lián)網(wǎng)建立集搶險(xiǎn)救災(zāi)以及災(zāi)情防疫于一體的“一張圖”,明確職責(zé)與任務(wù),實(shí)現(xiàn)一體聯(lián)動(dòng)。通過(guò)這樣的方法,不僅實(shí)現(xiàn)了面對(duì)災(zāi)情高效的指揮和引導(dǎo),還可有效避免潛在風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生,規(guī)避類似于漏電、塌方、交通癱瘓以及輿論等方面的問(wèn)題。

綜上所述,我們?cè)敿?xì)了解到了關(guān)于短時(shí)強(qiáng)降雨的主要形成原因以及預(yù)防措施。并且對(duì)引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降雨的天氣系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析與闡述,其中主要包括高空環(huán)流的原因、地面鋒面的低壓原因以及水汽上升的原因等。另外就特殊天氣做出了物理診斷,診斷結(jié)果也證明了該天氣形成的具體原因以及各參數(shù)的指標(biāo)。在此,我們需要注意的是,遇有特殊天氣時(shí),務(wù)必要做好準(zhǔn)備工作,提前預(yù)警、提前防范、提前評(píng)估,并以此為基礎(chǔ),采取多部門(mén)一體聯(lián)動(dòng),方可有效提高抗災(zāi)能力,降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。