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降雨量、重现期、列车效应……最近新闻里的词,都是啥意思?

2021-07-27 08:37:41

来源: 人民日报

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近期,河南遭遇罕见极端强降雨,7月20日郑州1小时降雨量201.9毫米;台风“烟花”登陆我国华东地区,风雨影响很大……于是,新闻中经常出现了这些词语:降雨量、低涡、列车效应,等等。这些词是什么意思呢?

降雨量XX毫米

很多小伙伴就想知道,1小时下201.9毫米雨,是什么概念?为什么降雨量的单位是“毫米”?那得先了解降水量与降水强度

气象上常用的降水量,是指某一时段内,一个观测点单位面积上测得的降水深度。气象部门要用标准雨量筒或虹吸式雨量计等进行测量。以标准雨量筒为例,它是测量在某一段时间内的液体和固体降水总量的仪器,一般为直径20厘米的圆筒。

也就是说,这里的XX毫米,可以简单理解为,一定时间里,雨量筒内收集的积水深度。

通常我们在天气预报中看到的小雨、中雨、大雨、暴雨等量级,就是用降水量来衡量的,具体标准如下:

以24小时为例,降雨大于等于50毫米称为暴雨,很多人对这个量没有概念。我们做个类比,一节5号电池高度约50毫米,暴雨相当于在单位面积(复习上文)里,一天下了一节5号电池的高度;大暴雨就是两节5号电池高度,特大暴雨250毫米大约相当于两个普通易拉罐的高度。

可能很多人觉得这并不算强啊,特大暴雨也就只到成人的小腿肚。但实际并非如此,降水量是在气象观测场里用特定仪器测量的,它周围没有任何建筑物或高大植被。它与路面积水有本质区别。

再说降水强度的问题,降水强度一般是指单位时间的降水量,通常测定5分钟、10分钟和1小时的最大降水量。

暴雨有时并不意味着雨强大。如50毫米的雨平均下在24小时内,那么1小时只下2毫米左右,此时地面一般不会形成明显积水,在很多人的感知里,就认为这雨并不“暴”啊,有时就会吐槽,这哪是暴雨?但若集中下在1小时内,其它23小时不下,人的感觉就会截然不同,很多人就会用“暴雨如注”“天漏了”等词来形容它,其实在气象学里,这都属于暴雨。

此次强降雨中,郑州1小时降雨量达201.9毫米,已超此前河南林庄1975年8月5日创下的纪录(198.5毫米),这个量级是相当惊人的。世界1小时最大降雨发生在1947年6月22日的美国密苏里州霍尔特县,为305毫米。

1小时降200毫米到底是什么概念呢?相当于1小时内,整个大地都降下来20厘米的水,城市地面分布又不均匀,水流到低处,很快就能形成齐腰的水,所以千万不要小看这20厘米

重现期

重现期这个词的英文是return period,这是一个概率学上词语,但媒体上有时会将其称作“百年一遇”“千年一遇”,实际并不准确。

100年的重现期,是指一个事件的发生概率每年是百分之一,所以它可能会连续多年发生,也可能200年都不发生;并不是人们理解100年才会发生一次。所以在实际生活中,百年重现期的事件,可能会连续发生。

重现期的计算是通过数学函数拟和进行,不一定要非常长的序列,比如根据几十年的数据也能算出来百年、千年的重现期数值(return value),当然序列越长拟和的就越好。

中央气象台首席预报员张涛对重现期做了形象的比喻:

某中学高三学生的身高,用1班50人数据算得平均身高1.69米,最高者1.85米1人,最矮的1.60米,有5人身高高于1.8米。这个结果,用统计术语来表达就是:1.8米身高“10人一遇”,1.85米身高“50人一遇”,2米身高多少人一遇?我们根据已有数据可以拟合出一个能够大致反映全班身高的曲线,从这个曲线就可以推算出:2米身高大概需要200人一遇。比如下面这张图,虽然简陋,但是应该能看懂意思吧。

涛淘风云 公众号

假设某高三1班学生身高基本符合正态分布曲线

张涛首席又强调:

统计曲线根据有限实况得到,也会因为新的实况改变。还是用上面的身高例子:根据1班同学身高得到的这条曲线,是大体能够近似反映这个高中其它班级的学生身高情况的,肯定有误差。仅仅有误差还不要紧,但是假如某天有位新生转学来到1班,而这位同学身高2米。那这个班的平均身高会变,1.85米50人一遇的情况变成了25人一遇,2米变成了50人一遇。

低涡冷涡

近期的河南河北陕西强降雨,媒体频频提到低涡系统,低涡其实是夏季强降水的主要影响系统之一,一般来讲暴雨主要出现在低涡前部

低涡是什么呢?低涡是出现在北半球空中的一个低压系统,是一种逆时针旋转的涡旋,通常存在于1500米到3000米的高度。一般冷空气进入低涡后部,在低涡的前部,西南风与东南风的暖切变处产生暴雨。

前段时间,华北大风、强对流天气中,媒体也常提到冷涡。顾名思义,冷涡就是冷性低涡,主要存在于中高纬度地区对流层中、上层(5000米左右)的冷性闭合低压环流系统,其中心气温明显低于四周。“涡”在北半球的高空空气是逆时针旋转,冷说明它是携带冷空气的涡旋。

强对流

强对流天气,就是空气强烈垂直对流运动所导致的天气现象。雷雨大风、冰雹、短时强降雨、龙卷……这些都属于强对流天气家族中,它们个个都是“狠角色”。

夏天,上午本来蓝天白云、烈日炎炎,下午忽然风云突变、暴雨倾盆。其实,夏季午后,经阳光一上午的照射,地表附近的热空气在午后被加热到极限,产生强烈上升气流,成为强对流天气的重要动力。

这些强对流系统,如同闹脾气的小孩,一旦不顺心就要发作,这样的一个小孩可以看作一般风暴单体;几个闹脾气的孩子聚集在一起,能量升级,风暴聚集成为多单体风暴;而当一群小孩儿站成一排,一起闹脾气,就令人难以招架了,对应的系统就是大名鼎鼎的飑线了。

雷达图上的飑线过程。

一般而言,小孩子的哭闹都是花样百出,同样,一个强对流系统一般也不止对应一种强对流天气,都如狂风暴雨通常都是相伴而生

列车效应

要解释列车效应,你可以想象一下,当一个人站在铁道边,一列火车经过时,会有什么感受?

火车有很多节车厢,当其经过时,肯定是很多节车厢一节一节地经过。这如同排列成串的对流云降水,每一朵对流云(被称为对流单体)都会产生短时强降水。

当多个对流云团依次经过某地时,其所产生的降水量累积起来,就会导致大暴雨,甚至特大暴雨。“列车效应”是短时强降水与暴雨之间重要的联系桥梁。

双台风效应

双台风效应又称“藤原效应”,是由日本气象学家藤原博士于1923年在水流实验中首先观测到的,通常是指距离相近的两个台风相互作用,其中一个台风的外围引导另一个台风,导致两个台风绕着中心连线上的某个点做逆时针旋转的运动形式,从而影响台风的形态、强度发展及路径。

两个台风同时存在的情况并不少见,几乎每年都会发生;3个台风同时存在的情况平均每年都会发生。但台风的同时存在,并不意味着一定会发生双台风效应,这取决于它们之间的距离。通常情况下,当两个台风的距离在1500公里或15个经度以内,易发生双台风效应。

双台风效益,一般会出现三种情况:两个台风相互吸引,互旋共舞;强大台风扯散甚至“吞掉”弱小台风;一个台风对另一个台风的路径带来较大影响。

当两个相距较近的台风一强一弱时,较强的台风会“拉着”较弱的台风以逆时针方向绕着自己旋转,这就是“单向影响型”。绘图/赵晓妮(下同)

如果两个台风实力相当,它们就会绕着同一个中心沿逆时针方向共同转动,“携手向前”,这便是“相互影响型”。

如果两个台风风力相差悬殊,且距离足够小,风力较强的台风会“吞并”风力较弱的台风,这就是“合并型”。

双台风效应常常表现为位于东面或北面的台风向西、北的移动速度,明显快于位于西面或南面的台风的移动速度。值得注意的是,当两个台风或更多台风同时存在时,如果距离较近,其强度很难同时快速加强。这是受到能量的限制,进入某一个台风的能量多了,进入其他台风的能量就会少一些。

除了上演互旋、互斥、吞并,双台风在西北太平洋上还有其他竞争与合作形式。例如,强大一方并没有“吃掉”弱小一方,弱小台风可能跟随强大台风的步伐;强大台风“撕裂”弱小台风,使其无法维持自身的完整,被拉伸成带状。受双台风效应等因素的影响,多台风预报难度往往大于单个台风。