02 降水的种类、过程和分布-【超前培优】备战2023年高考地理之探讨大学地理知识

论证、探讨大学地理知识 降水的种类、过程和分布 超前培优 水从云中降到地面上的液态或固态水称降水。 降水主要来自云中，但有云不一定有降水。因为云滴的体积很小（半径小于100μm的水滴称云滴，半径大于100μm的水滴称雨滴。标准云滴半径为10μm,标准雨滴半径为1000μm,半径1mm的雨滴约相当于100万个半径为10μm的云滴)。 云滴不能克服空气阻力和上升气流的顶托。只有云滴增长到能克服空气阻力和上升气流的顶托，且在降落至地面的过程中不被蒸发掉时，降水才形成。 云的温度、气流分布等状况不同，降水有不同的形态——雨、雪、霰、雹。 雨：自云体中降落至地面的液体水滴。 雪：从混合云中降落到地面的雪花形态的固体水。 霰：从云中降落至地面的不透明的球状晶体，由过冷却水滴在冰晶周围冻结而成，直径2-5mm。 雹：是由透明和不透明的冰层相间组成的固体降水，呈球形，常降自积雨云。 同时，降水的性质也有差异，分连续性和阵性降水。连续性降水历时长，强度多变，降水主要来自高层云和雨层云。阵性降水历时短，强度大，有突然性，降水来自浓积云和积雨云。 一、云滴增长的物理过程 降水的形成是云滴增大为雨滴、雪花或其它降水物，并降至地面的过程。云能否降水，取决于时间内（如1h)能否使大量的云滴转变成雨滴。 云滴增大的过程有二：一为云滴凝结（凝华）增长。一为云滴相互冲并增长。云滴增长是这两过程同时作用的结果。 (一)云滴凝结（或凝华）增长 凝结增长指云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长。在云形成和发展阶段，云体上升，绝热冷却，或云外有水汽输入，云内空气水汽压大于云滴饱和水汽压，云滴能够由水汽凝结而增长。 但云滴表面产生凝结（或凝华），水汽从空气中析出，空气湿度减小，云滴周围不能维持过饱和状态，而使凝结停止。因此云滴的凝结增长有一定限度。要使凝结增长不断进行，必须有水汽的扩散转移。 当云层内部冰水云滴共存、冷暖云滴共存或大小云滴共存时，水汽会从一种云滴扩散转移至另一种云滴上。如冰晶和过冷却水滴共存，温度相同，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，空气中现有水汽压介于两者之间，过冷却水滴会蒸发，转移凝华到冰晶上、使冰晶增大，而过冷却水滴减小。当冷暖云滴或大小云滴共存时也可发生，使冷（或大）的云滴不断增大。 上述几种条件中冰水云滴共存的作用更重要。相同温度下，冰水间的饱和水汽压差异大，当温度在一10一—12℃时差别最显著，最有利于大云滴增大。对冷云（云体上部已超越等0℃线，有冰晶和过冷却水滴共同构成)降水，冰水云滴共存作用（冰晶效应）是主要的。 但不论凝结增长还是凝华增长，都难使云滴迅速增长到雨滴尺度，且此作用随云滴的增大而减弱。要使云滴增长为雨滴，还要有冲并增长。 (二)云滴的冲并增长 云滴常处于运动中，小云滴间发生冲并而合并增大。 云内的云滴大小不一，有不同的运动速度。大云滴下降速度比小云滴快，大云滴在下降中很快追上小云滴，大小云滴相互碰撞而粘附，成为较大的云滴。在有上升气流时，大小云滴被上升气流向上带，小云滴也会追上大云滴并与之合并，成为更大云滴。云滴增大后，横截面积变大，在下降过程中又合并更多水云滴。在重力场中由于大小云滴速度不同产生的冲并现象，称重力冲并。 大水滴下降时，与空气相对运动，空气经过大水滴，会在其周围发生绕流。半径为R的大水滴以末速度下降，单位时间内扫过的体积是以πR2为截面的圆柱体，圆柱体中的小水滴只有一部分与大水滴碰撞，另一部分小水滴随气流绕过大滴而离开，不发生碰撞。 水滴重力冲并增长的快慢与云中含水量及大小水滴的相对速度成正比。 云中含水量越大，大小水滴的相对速度越大，单位时间内冲并的小水滴越多，重力冲并增长越快。 半径小于20μm的云滴，重力冲并增长可忽略不计，但半径大于30μm的大水滴在很短的时间内就可通过重力冲并增长到半径为几毫米的雨滴。大水滴越大，冲并增长越迅速。水滴冲并增长是一种加速过程。 实际的云中云滴大小不一，在空间的分布也不均匀，云中云滴与云滴间的冲并过程随机。在每一时间间隔内云滴的增长为概率性。有的云滴冲并增大，有的保持不变。在下一时间间隔内，有的云滴获两次增长机会，有的只获一次，有的保持不变。它解释了云中为何有少数云滴能因随机冲并增长得比一般云滴快得多。 云中分子的不规则运动、云中空气的湍流混合、云滴带有正负不同的电荷及流体吸力等，也可引起云滴的相互冲并。 由于冲并作用，水滴不断增大，在空气中下降时不再保持球形。开始下降时，底部平整，上部因表