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气象科普防灾减灾之暴雨
发布时间:2017-06-07 16:36:03     来源:本站     阅读:205

一、暴雨定义及分类

暴雨(是指降水强度很大的雨,常在积雨云中形成。中国气象上规定,每小时降雨量16毫米以上、或连续12小时降雨量30毫米以上、24小时降水量为50毫米或以上的雨称为暴雨

按其降水强度大小又分为三个等级,即24小时降水量为50-99.9毫米称暴雨100-249.9毫米之间为大暴雨250毫米以上称特大暴雨。但由于各地降水和地形特点不同,所以各地暴雨洪涝的标准也有所不同。

在业务实践中,又可按照发生和影响范围的大小将暴雨划分为:局地暴雨、区域性暴雨、大范围暴雨、特大范围暴雨。

局地暴雨历时仅几个小时或几十个小时左右,一般会影响几十至几千平方千米,造成的危害较轻。但当降雨强度极大时,也可造成严重的人员伤亡和财产损失。

二、形成暴雨的天气系统

暴雨形成的过程是相当复杂的。一般从宏观物理条件来说,产生暴雨的主要物理条件是充足的源源不断的水汽、强盛而持久的气流上升运动和大气层结构的不稳定。大中小各种尺度的天气系统和下垫面特别是地形的有利组合可产生较大的暴雨。

引起中国大范围暴雨的天气系统主要有锋、气旋、切变线、低涡、槽、台风、东风波和热带辐合带等。此外在干旱与半干旱的局部地区热力性雷阵雨也可造成短历时、小面积的特大暴雨。

暴雨常常是从积雨云中落下的。形成积雨云的条件是大气中要含有充足的水汽,并有强烈的上升运动,把水汽迅速向上输送,云内的水滴受上升运动的影响不断增大,直到上升气流托不住时,就急剧地降落到地面。

三、形成暴雨的条件

暴雨一般发生在中小尺度天气系统中,其时间尺度从几十分钟到十几小时,空间尺度从几千米到几百千米,而形成暴雨的中小尺度系统又是处于天气尺度系统内,两者通常有着密切的关系。因而上两类天气系统的集合称为降水系统。

降水系统中降水的形成和强度主要与6个条件有密切的关系:

1)丰富的水汽分布和供应;(2)大气的上升运动;(3)层结稳定度和中尺度不稳定性;(4)风的垂直切变;(5)云的微物理过程;(6)地形。

(1)水汽分布和供应

为了使暴雨得以发生、发展和维持,必须有丰富的水汽供应,计算表明仅仅依靠降水区气柱内所含的水分是不够的,即使气柱中所含的水汽全部降下也只能达到50~70mm的降水量。但是暴雨的降水量,尤其是大暴雨或特大暴雨的降水率十分强,每小时可达100mm,因而必须有外界水汽向暴雨区迅速地集中和不断地供应。对于持久性的暴雨,要求水汽有源源不断的输送,以补充暴雨发生不断耗损的水汽量,这种水汽输送,需要特别有效的机制能在较短时间内在更大范围内为暴雨区收集所必需的水汽量。

2)上升运动

降水是发生在空气的上升运动区,地面或低层的空气只有通过抬升才能达到饱和,从而产生凝结,降落下来成为降水。对于天气尺度而言(如锋区、温带气旋、高空槽前部、副热带高压边缘等)上升速度只有100cm/s。由这种上升速度引起的降水量约为100~101mm/24h。因此只靠大尺度系统中的上升运动不能引起暴雨,事实上也很少观测到上千千米的暴雨区,在水平尺度为100~300km的中尺度系统中(如中尺度辐合线、飑线、中尺度低压等)上升速度比大尺度系统中的上升速度大一个量级,达到101cm/s。由这种上升运动引起的降水量大约101mm/h,达到了暴雨的强度。对于积云尺度的小尺度系统,由于其上升速度可达102cm/s,其所造成的降水强度约102mm/h,达到了大暴雨的量级。因而在不同尺度的天气系统中,同暴雨直接有关系的是中、小尺度上升运动,因而中小尺度系统是直接造成暴雨的天气系统。但大尺度的上升运动为中小尺度上升运动的形成和增强提供了必要的环流背景和环境条件,因而大尺度上升运动的存在是暴雨发生发展的先决条件。

3)层结稳定度和中尺度不稳定性

对流性暴雨是一种热对流现象。大气中有两种类型的对流:垂直对流和倾斜对流。垂直对流和倾斜对流在物理条件上不完全相同,前者主要依靠大气的层结稳定度,后者除层结稳定度条件外,还必须考虑动力不稳定条件。

4)风的垂直切变

风垂直切变对局地强风暴有比较重要的影响,由于强风暴也是引起暴雨,尤其是突发性暴雨,因而风垂直切变也是影响暴雨的重要因素之一。

5)云的微物理过程

由于地形和不同尺度天气系统或云系之间的相互作用,可以形成自然的播撒过程,从而使降水增强,形成暴雨。由于地形的作用,在山前形成大范围层状云,其中有许多小雨滴,如果积雨云由海上或其他地区移入到这片层状云区,可以形成积雨云与层状云共存的混合云系,两种云系不同大小的雨滴将发生明显的相互作用而产生播撒过程。积雨云中前部流入的强上升气流将携带其中的大雨滴向上,通过0层后转化为冰晶或雪晶,也有一部分成为过冷水滴,由于冰面的饱和水汽压小于水滴表面的饱和水汽压,积雨云中的水汽将凝华到冰晶上,使冰晶增长,由于积云雨上部的水汽减少,过冷水滴将蒸发以补充水汽,结果发生由过冷水滴向冰晶的迅速转化(这种不稳定也被称为胶性不稳定)。通过这种方式增长的大冰晶一部分随上升气流被带到云砧区,在那里下落,通过零度层后变成大水滴,以后又落入到低空的层状云层内,捕获在此层悬浮的大量小水滴而增长,最后下落到地面成为强降水。积雨云上面的另一部分冰晶则随后面的下沉气流直接落入层状云中,通过碰并过程迅速增长到大雨滴,也使地面降水增加,这种混合云不但在沿海地区山区迎风面可以观测到,在梅雨期,台风季也经常可以观测到,它使降水增幅形成暴雨。

6)地形

暴雨与地形有密切关系。夏季,我国各地大到暴雨日频数分布和雨量分布都受到不同尺度的地形影响,我国的大尺度地形总体上呈东低西高其间有东西向山脉(燕山、南岭等),因而在夏季盛行东南季风和西南季风时,潮湿空气受地形抬升,暴雨日数最多的地区大多位于山脉的东侧或南侧的迎风坡,如太行山、伏牛山、大别山、武夷山和燕山与南岭山地等。对于区域或局地尺度的暴雨,其雨量分布也与地形有密切关系,例如北京地处华北平原的北部,它的北部是燕山山脉,西部是大行山脉的北端,两大山系在北京西北部相交,东南部是平原,由于地形的影响,夏季暴雨出现次数最多的是在西部和北坡山坡上,这里是低层偏南风或偏东风的迎风面,气流有明显的抬升作用和地形引起的切变辐合线。

四、暴雨季节与地域分布

我国位于欧亚大陆的东南部、东临太平洋,跨高、中、低三个纬度区,具有明显的季风气候特点,冬季吹北风,空气干燥,全国大部地区气候干旱;夏季吹南风,空气潮湿,雨季多发生在这个时期。我国暴雨洪水频繁主要受季风影响,有三个方面的原因:

降雨时间集中,强度大。我国大部分地区受季风气候控制,全年的降水量大部分集中在夏季湿润高温时期,且多以暴雨形式出现。6月至9月雨量占正常年降水量的60%80%。黄河中下游地区、海河、辽河流域,大部分集中在7月、8月,而且往往又集中在几次暴雨过程中。

季风雨带的季节性位移导致降雨地域的阶段性变化。夏季风始于5月,由南向北推进,在北进过程中有3个相对稳定的阶段和两次跃进阶段,相应有3个雨季,即华南雨季(南方各省份,4月至6月),江淮梅雨季(长江中下游各省份,6月中旬至7月中旬),华北东北雨季(华北及东北各省份,7月中下旬至8月),此时季风达到最强盛。9月以后,季风减弱并南撤,雨带也逐渐南退。10月以后,季风退出我国大陆,雨季结束。

夏秋频繁的台风活动。直接由台风形成的暴雨洪水主要分布在我国广东、广西、福建、浙江、江苏、辽宁沿海地区和台湾、海南等省份。台风在东南沿海登陆后,一般转向北上,风速逐渐减缓形成低压,若与北方冷空气结合,就可能形成大范围的暴雨洪水,在北方的暴雨洪水中占有很大比重。

我国是个多暴雨的国家,除西北个别省、区外,几乎都有暴雨出现。由于受季风、地形等影响,我国暴雨的地域性和时间性特征十分不明显。总体而言,南方多而北方少,东南沿海多而西北内陆少;夏季多而冬季少,主要出现在夏季风活跃的下半年里。暴雨日及雨量的分布从东南向西北内陆减少,山地多于平原。而且东南沿海岛屿与沿海地区暴雨日最多,越向西北越减少。在西北高原每年平均只有不到一天的暴雨。太行山、大别山、南岭、武夷山等东南面或东面的坡地,都是这些地区暴雨日的中心。

冬季暴雨局限在华南沿海,46月间,华南地区暴雨频频发生。67月间,长江中下游常有持续性暴雨出现,历时长、面积广、暴雨量也大。78月是北方各省的主要暴雨季节,暴雨强度很大。810月雨带又逐渐南撤。夏秋之后,东海和南海台风暴雨十分活跃,且雨量大。

我国的暴雨洪涝灾害多发生在江淮以南以及华南沿海地区,其中江南北部至长江中下游最多。北方气候干燥,雨水较少,但在异常的气候影响下,也常有洪涝发生。长时间、大范围的连阴雨或频繁的暴雨都会引发洪涝灾害。

我国的洪水灾害主要发生在珠江、长江、淮河、黄河、海河、辽河及松花江中下游平原和四川、关中盆地等地区。而涝渍灾害则主要出现于东部的平原和盆地地区。

五、暴雨的危害

暴雨是中国主要气象灾害之一,其危害主要包括洪灾和涝渍灾。长时间的暴雨容易产生积水或径流淹没低洼地段,造成洪涝灾害。据19501999年资料统计,中国平均每年洪涝灾面积为942.4万公顷,严重洪涝年份农田受灾面积可达1300万公顷以上。暴雨是一种影响严重的灾害性天气。某一地区连降暴雨或出现大暴雨、特大暴雨,常导致山洪爆发,水库垮坝,江河横溢,房屋被冲塌,农田被淹没,交通和电讯中断,会给国民经济和人民的生命财产带来严重危害。暴雨尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨,不仅影响工农业生产,而且可能危害人民的生命,造成严重的经济损失。

洪灾一般是指河流上游的降雨量或降雨强度过大、急骤融冰化雪或水库垮坝等导致的河流突然水位上涨和径流量增大,超过河道正常行水能力,在短时间内排泄不畅,或暴雨引起山洪暴发、河流暴涨漫溢或堤防溃决,形成洪水泛滥造成的灾害。洪水可以破坏各种基础设施,淹死伤人畜,对农业和工业生产会造成毁灭性破坏,破坏性强。防洪对策措施主要依靠防洪工程措施(包括水库、堤防和蓄滞洪区等)。

涝灾一般是指本地降雨过多,或受沥水、上游洪水的侵袭,河道排水能力降低、排水动力不足或受大江大河洪水、海潮顶托,不能及时向外排泄,造成地表积水而形成的灾害,多表现为地面受淹,农作物歉收。涝灾一般只影响农作物,造成农作物的减产。治涝对策措施主要通过开挖沟渠并动用动力设备排除地面积水。

渍灾主要是指当地地表积水排出后,因地下水位过高,造成土壤含水量过多,土壤长时间空气不畅而形成的灾害,多表现为地下水位过高,土壤水长时间处于饱和状态,导致作物根系活动层水分过多,不利于作物生长,使农作物减收。实际上涝灾和渍灾在大多数地区是相互共存的,如水网圩区、沼泽地带、平原洼地等既易涝又易渍。山区谷地以渍为主,平原坡地则易涝,因此不易把它们截然分清,一般把易涝易渍形成的灾害统称涝渍灾害。

六、暴雨预警的分级

暴雨来临之前,气象部门会向社会发布预警信号,按照由弱到强的顺序,暴雨预警信号分为四级,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。这四级预警信号有各自的具体标准。

暴雨蓝色预警:12小时内降雨量将达50毫米以上,或者已达50毫米以上且降雨可能持续。

暴雨黄色预警:6小时内降雨量将达50毫米以上,或者已达50毫米以上且降雨可能持续。

暴雨橙色预警:3小时内降雨量将达50毫米以上,或者已达50毫米以上且降雨可能持续。

暴雨红色预警:3小时内降雨量将达100毫米以上,或者已达100毫米以上且降雨可能持续。

七、不同级别的预警该注意什么

蓝色预警,暴雨来临时要尽可能快速进入室内,来不及躲进去,就用可以找到的物品保护头颅不受伤害。由于暴雨中电线短路,可能导致人们触电而亡,应远离电线。不要在大树底下避雨,不要拿着金属物品及接打手机,以防雷击,远离河流湖泊、稻田以及空旷地区,远离广告牌以及简易建筑物。

黄色预警,尽量避免车辆在积水中行驶;检查城市、农田、鱼塘排水系统,采取必要的排涝措施。暴雨黄色预警发布后,公众最好不要在下大雨时骑自行车或开车,尽量避免车辆在积水中行驶。暴雨来临后,立即将车开到地势较高处停放,千万不要停放在地势低洼处。切断低洼地带有危险的室外电源,暂停在空旷地方的户外作业,转移危险地带人员和危房居民到安全场所避雨;特别注意夜间的暴雨,提防破旧受损房屋倒塌伤人。检查城市、农田、鱼塘排水系统,采取必要的排涝措施。

橙色预警和红色预警,暴雨可能已经或即将导致江河湖泊水位上涨、地面交通中断、输电线路中断等灾害。应立即寻找安全建筑躲避,等待降雨停止,人们应停止外出;在外的人员应立即寻找安全建筑躲雨,驾驶员如果遇到车辆熄火或者无法正常行驶时,应观察地表径流情况,如果径流在迅速汇集应果断弃车躲避,等待降雨停止再行转移车辆。

八、暴雨防御

(一)日常防护措施

1、地势低洼的居民住宅区,可因地制宜采取小包围措施,如砌围墙、大门口放置挡水板、配置小型抽水泵等。

2、就近迅速向山坡、高地、楼房、避洪台等地转移,或者立即爬上屋顶、楼房高层、大树、高墙等高的地方暂避。如洪水继续上涨,则要充分利用准备好的救生器材逃生,或者迅速找一些门板等漂浮的材料扎成筏逃生。不要单身游水转移。不可攀爬带电的电线杆、铁塔,也不要爬到泥坯房的屋顶。发现高压线铁塔倾倒、电线低垂或断折;不可触摸或接近,防止触电。

3、不要将垃圾、杂物等丢入下水道,以防堵塞,造成暴雨时积水成灾。

4、是底层居民家中的电器插座、开关等应移装在离地1米以上的安全地方。一旦室外积水漫进屋内,应及时切断电源,防止触电伤人。

5、在积水中行走要注意观察。防止跌入窨井或坑、洞中。

6、河道是城市中重要的排水通道,不要随意倾倒垃圾及废弃物,以防淤塞。

7、预防居民住房发生小内涝,可因地制宜,在家门口放置挡水板或堆砌土坎。

8、室外积水漫入室内时,应立即切断电源,防止积水带电伤人。

9、在户外积水中行走时,要注意观察,贴近建筑物行走,防止跌入窨井、地坑等。

10、驾驶员遇到路面或立交桥下积水过深时,应尽量绕行,避免强行通过。

(二)雨中行人和停车安全防御

暴雨来了应尽量不再赶路,并尽快到地势较高的建筑物中暂时避雨,不要在涵洞、立交桥低洼区、较高的墙体、树木下避雨。避开灯杆、电线杆、变压器及附近的树木等有可能连电的物体。注意路边防汛安全警示标志,不要靠近道牙石行走。骑自行车注意观察缓慢骑行,遇见情况早下车,尽量避开有积水的路面。

车辆如误入水深超过排气管积水区,应低挡行驶,提高引擎转速,稳定油门,保持行车速度,过水后要留意制动性能是否有效。车辆进水熄火后,切勿试图启动发动机,应设法将车推到安全地带。提车避险的时候,不要打开车内空调。