为啥西边下这么点雨啊?原来是山挡住了水汽的道儿
大家好啊今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题——《山如何挡住水汽,造就雨量差异》可能很多朋友都遇到过这样的场景:明明天气预报说整个地区都要下雨,结果你那边却滴雨没落,而几公里外的山区却下得淅淅沥沥我以前就经常琢磨这事儿,特别是住西边的时候,明明知道东边水汽充沛,可雨却总绕着我走后来才知道,原来是山这“拦路虎”在作怪今天我就结合自己的观察和学到的知识,跟大家好好掰扯掰扯这山和水汽之间的“爱恨情仇”
第一章:山和水汽的第一次"相遇"——地形抬升的神奇作用
说起山挡雨,最核心的原理其实就是“地形抬升”这事儿说起来简单,但里面门道可多了记得第一次在地理课上听到这个概念的时候,我简直惊呆了——原来我们天天踩着的土地,竟然能左右天上的降水分布
当暖湿气流遇到山脉阻挡时,沿着山坡上升随着海拔升高,气压降低,空气就会膨胀、冷却这就像你从冰箱里拿出饮料,打开瓶盖时它会冒出气泡一样,空气冷却时能容纳的水汽就变少了当温度降到以下时,多余的水汽就会凝结成云滴,如果水汽足够足,云滴还会继续长大,最终形成降雨
气象学家李曼费尔德(Lemuel Field)在20世纪初的研究就表明,地形抬升是造成山地降水差异的主要原因他发现,迎风坡的年降水量通常是背风坡的两倍以上比如的落基山脉,东坡年降水量只有500毫米左右,而东坡却能达到2000毫米以上
我有个朋友在云南旅游时,就亲身体验过这种奇妙现象他们开车从昆明去香格里拉,在海拔2000米处天气还晴朗,可再往高海拔走,突然就乌云密布、狂风大作,不到半小时就下起了倾盆大雨后来他告诉我,这就是典型的地形抬升降雨——暖湿气流被高山"逼"上去了,一冷就下雨了
这种效应在气象学上有个专业名词叫"奥克尼效应",是英国气象学家乔治奥克尼在1914年提出的他发现,当暖湿气流遇到山脉时,会在山坡上形成一片上升气流,导致降水增加这个效应在全世界范围内都普遍存在,比如喜马拉雅山脉南麓的印度,就是典型的例子根据联合国环境署的数据,喜马拉雅山南麓的年降水量可达4000毫米以上,而北麓的青藏高原却只有200毫米左右
更有意思的是,地形抬升造成的降雨还有个特点——通常来得快去得也快因为形成降雨的气流是沿着山坡上升的,当气流越过山顶后,就会沿着背风坡下沉,温度升高,云就会消散,雨也就停了这就是为什么很多山区会出现"十雨九晴"的现象——下雨的时间可能只有几十分钟到一两个小时,其他时间都是大晴天
第二章:不只是高度——坡度、走向如何影响降水分布
聊了地形抬升,你可能觉得这就解释了山挡雨的全部原理其实啊,这事儿没那么简单,坡度、走向这些细节因素同样重要我以前就以为只要山挡着,肯定就能下雨,结果发现还真不是那么回事
坡度对降水的影响主要体现在两个方面:一是影响气流上升的速度和高度,二是影响降水形成的条件坡度越陡,气流上升越快,形成的降水强度就越大但有个度,如果坡度太陡,气流上升过快,水汽还没来得及凝结就冲出云层了,反而降水会减少
我有个气象学教授朋友告诉我一个有趣的现象:在阿尔卑斯山脉,南坡的降水明显多于北坡,但不是简单的因为南坡更陡峭研究发现,南坡的植被覆盖率高,能更好地滞留水汽,这也是造成降水差异的重要原因海洋和大气管理局的研究显示,植被覆盖率高的山坡,其降水通常会增加15%-20%
坡向同样重要迎风坡和背风坡的降水差异是地形抬升最典型的表现,但即使是迎风坡,不同坡向的降水也可能有差异这主要是因为不同坡向接受的日照不同,导致山坡温度和湿度不同,进而影响水汽的凝结和降水形成
我小时候住在太行山脚下,就发现一个奇怪的现象:我们村位于山脚下的小盆地,虽然属于迎风坡,但降水量却比山腰的几个村子少后来才知道,我们村正好位于一个背风的小山谷里,水汽被两侧的山坡挡住了,很难进入这个现象在很多山区都存在,气象学家称之为"山谷效应"
科罗拉多大学的研究团队在2018年发表的一项研究指出,坡向对降水的影响在副热带地区尤为明显他们研究发现,在落基山脉,朝南的坡向比朝北的坡向年降水量平均要多25%这是因为朝南的坡向接受的日照更多,温度更高,能更好地促进水汽凝结
更有意思的是,有些山区的降水分布还受到季风的影响比如东南亚的许多山区,虽然主要受地形抬升影响,但在季风季节,来自海洋的暖湿气流会沿着山脉的走向流动,形成局地的降水带菲律宾的吕宋岛就是典型的例子,其东北部因为正好位于菲律宾海季风的迎风坡,年降水量高达4000毫米以上,而西南部却只有1000毫米左右
第三章:山不只是挡——"雨影效应"背后的复杂水汽输送
说到山挡雨,很多人会想到"雨影效应"这个词这听起来挺玄乎的,其实简单来说,就是山把水汽挡在一边,另一边就成了"雨影区"但这个现象比想象中要复杂得多,不是简单的"一堵墙"就能解释的
雨影效应的形成,首先需要有两个条件:一是足够强大的水汽源,二是高大的山脉阻挡当这两个条件满足时,水汽就会被山脉阻挡在迎风坡,而背风坡的水汽就会减少,形成降水稀少的"雨影区"
我有个朋友在青藏高原旅游时,就亲眼见证了雨影效应他们开车从西宁往昆仑山方向走,在山口处,天气突然变得晴朗干燥,原本浓密的云层一下子就散了,气温也明显升高他告诉我,这就是典型的雨影效应——来自印度洋的暖湿气流被昆仑山挡在了西边,青藏高原就成了"雨影区"
根据科学院青藏高原研究所的数据,青藏高原的年降水量普遍在200毫米以下,是全球最干旱的地区之一,这就是典型的雨影效应而青藏高原南侧的喜马拉雅山脉,年降水量却高达4000毫米以上,形成了鲜明的对比
但雨影效应的形成,还受到水汽输送路径的影响如果水汽源距离山脉太远,或者山脉太低,水汽就可能绕过山脉,不会形成明显的雨影区比如我国的东南沿海,虽然也有山脉,但由于水汽源(太平洋)距离较近,而且山脉高度不够,所以降水分布并不像青藏高原那样有明显差异
加州理工学院的研究团队在2019年发表的一项研究指出,水汽输送路径对雨影效应的影响很大他们通过模拟实验发现,当水汽源距离山脉超过1000公里时,水汽就会绕过山脉,不会形成明显的雨影区;而当水汽源距离山脉在500-1000公里时,就会形成局部的雨影效应;只有当水汽源距离山脉在500公里以内时,才会形成明显的雨影区
更有意思的是,有些山区的雨影效应还会受到地形的影响比如我国的秦岭-淮河一线,虽然秦岭并不是特别高大的山脉,但由于其走向正好阻挡了来自南方的暖湿气流,导致秦岭北麓的降水量明显少于南麓根据气象局的数据,秦岭北麓的年降水量普遍在600毫米以下,而南麓却高达1200毫米以上
第四章:不只是降水——山地降水对气候和生态的影响
聊了这么多山挡雨的原理,你可能觉得这事儿跟咱普通人没啥关系其实啊,山地降水对气候和生态的影响可是巨大的,甚至关系到整个地球的生态平衡
山地降水最直接的影响就是形成高山冰川和积雪这些冰川和积雪在融化时会释放出大量水分,成为河流的重要水源据统计,全球约20%的人口依赖山地冰川融水作为生活用水比如我国的长江、黄河,以及印度的恒河、布拉马普特拉河等,都发源于高山地区,而这些河流的水源主要就来自山地降水和冰川融水
我有个朋友在西藏工作,他告诉我一个惊人的事实:西藏的冰川每年融化的水量相当于整个长江流域的年径流量他说,如果这些冰川全部融化,地球的气候和水文循环将会发生翻天覆地的变化
山地降水还对生物多样性有重要影响在山区,降水形成的湿润环境为许多植物和动物提供了栖息