暴雨引发原因及其特性

苏军阳

( 双鸭山市水务局，黑龙江 双鸭山155100)

在水利水电工程设计中，水文计算是水工设计及其工程管理的重要的依据，其兴利与防洪调节计算必然涉及暴雨资料分析并确定不同频率的暴雨洪水，本文综述暴雨的分极，形成的共性原因与暴雨特性。

1 气象的分级

气象权威部门定义是24 h ＞50 mm的降雨称之为暴雨。100—200 mm范围称为大暴雨; ＞200 mm 者称为特大暴雨［1］。这当中可能发生1个站至几个站的暴雨过程。

2 暴雨的成因

2.1 一般降水的形成过程

降水是大气中的水的相变( 水气凝成雨雪等) 过程。从其机制来分析，其一地区降水的形成，大致有3个过程( 见图1) 。

首先是水气由源地水平输送到降水地区，这就是水汽条件。

其次是水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云，这就是垂直运动的条件。

最后是云滴增长变为寸滴而下降，这就是去滴增长的条件。

这3个降水条件中，前两个是属于降水的宏观过程，主要决定于天气学条件。第三个条件是属于降水的微观过程，主要决定于云物理条件。

图1 降水的一般过程

2.2 暴雨形成条件

2.2.1 气象专家评述

据气象学原理介绍，形成暴雨的条件主要有3个; 一是有充分的水气供应，暴雨是在在大气饱和比湿达到相当大的数值以上才形成的。二是降水时有强烈的上升运动。三是降水有较长的持续时间［2］。上述原理属于气象学科范筹，气象专家对此做了透彻的解析。笔者尚无水平加以扩展。现仅以引用资料说明暴雨形成的原因如下:

2.2.2 水利专家转述

一般地说，暴雨的形成包含了一系列宏观条件和微观条件，宏观条件主要指: ①充沛的水汽不断地向暴雨区输送并在那里辐合。中国暴雨的水汽主要来源于西太平洋、南海和孟加拉湾，水汽输送的机制往往是和大尺度环流、低空急流、低值涡漩系统相联系的。②强烈而持久的上升运动把低层水气迅速抬升到高空。中小尺度天气系统和地形引起的上升运动，它们的上升迅速可以达到1 m/s的量级。在积雨云中，上升速度可达40 m/s，接近急流中的平均风速。③对流不稳定能量的释放与再生。低层暖湿所流侵入暴雨系统和地形抬升作用，有利于对流不稳定能量的释放和再生，持续地引起强对流运动。微观条件主要反映:中旬的凝结核，持续的云滴去结和碰并增长条件［2］。

2.2.3 共性结论

暴雨是由各种尺度天气系统相互作用的结果。行星尺度系统和天气尺度系统，为中尺度系统的发生和发展提供了大尺度环流的北京和环境条件，在中尺度扰动中产生暴雨云团，暴雨云团又由许多降水单体组成。暴雨出现后放出潜热，又对大尺度系统发生反馈作用。这种复杂的相互作用，决定了暴雨的发生和维持。

3 暴雨特征

总体而言，暴雨特性包括一场暴雨的雨情特性，天气特性和统计特性。雨情特性主要指雨量、降雨强度、持续时间、笼罩面积和暴雨中心位置等。暴雨强度随持续时间的增长和笼罩面积增大而减小。绘制一场暴雨不同历时( 一般为1 h、3 h、6 h、24 h、3 d等) 雨量等值线图，量算出不同历时和笼罩面积的雨量，可以得出雨量、历时、面积的综合关系，称暴雨时面深关系。各场暴雨的时面深关系不同，它综合反映了形成该场暴雨的天气条件，包括该场暴雨是在怎样的环流背景下由哪些系统相互作用而形成的，它的水汽输送情况和主要物理量的大小和分布，中小尺度系统活动情况和地形的作用等。统计特性主要指年最大各种历时点雨量或面雨量的均值、变差系数、各种频率的雨量，实测或调查的雨量极值等，通常用各种频率的雨量，实测或调查的雨量极值等，通常用各种统计参数等值线图表示。形成一个地区暴雨的各种天气系统出现频次、主要暴雨的平均走向也常列为暴雨的统计特性［2］。

形成特大洪水的暴雨，通常具有以下特性: ①多个暴雨系统的叠加和受到阻滞而停滞少动，或沿流域缓慢向下移动;②特别有利的地形条件;③笼罩面积大，历时长、长度大，例如1998年长江流域和松花江、嫩江流域发生的特大洪水，所降暴雨均具有以上特性。

［1］朱乾根，林锦瑞，寿绍文，唐东昇. 天气学原理和方法［M］. 北京:气象出版社，2007.

［2］崔宗培，徐乾清，吴以鳌，等. 中国水利百科全书［M］. 北京:水利电力出版社，1990.