第4章 降水、蒸發、輸送、下滲、徑流(1)(1 / 3)

降水

降水是自然界中發生的雨、雪、露、霜、霰、雹等現象的統稱。其中以雨、雪為主,就我國而言更以降雨最為重要。

降水是水循環過程的最基本環節,又是水量平衡方程中的基本參數。降水是地表徑流的本源,亦是地下水的主要補給來源。降水在空間分布上的不均勻與時間變化上的不穩定性又是引起洪、澇、旱災的直接原因。所以在水文與水資源學的研究和實際工作中,都十分重視降水的分析與計算。

降水(總)量

降水總量是指一定時段內降落在某一麵積上的總水量。一天內的降水總量稱日降水量,一次降水總量稱次降水量。單位以毫米計。

降水曆時與降水時間

前者指一場降水自始至終所經曆的時間,後者指對應於某一降水而言,其時間長短通常是人為劃定的,在此時段內並非意味著連續降水。

降水強度

降水強度簡稱雨強,指單位時間內的降水量,以毫米/分或毫米/時計。在實際工作中,常根據雨強進行分級。

降水麵積

即降水所籠罩的麵積,以平方千米計。

為了充分反映降水的空間分布與時間變化規律,常用降水過程線、降水累積曲線、等降水量線以及降水特性綜合曲線表示。

降水過程線是指以一定時段(時、日、月或年)為單位所表示的降水量在時間上的變化過程,可用曲線或直線圖表示。它是分析流域產流、彙流與洪水的最基本資料。此曲線圖隻包含降水強度、降水時間,而不包含降水麵積。此外,如果用較長時間為單位。由於時段內降水可能時斷時續,因此過程線往往不能反映降水的真實過程。

降水是受地理位置、大氣環流、天氣係統條件等因素綜合影響的產物,由於地理位置和大氣環流對降水的影響與本文關係偏遠,因此這裏主要介紹地形、森林、水體等條件以及人類活動對降水的影響。

地形主要通過氣流的屏障作用與抬升作用對降水的強度與時空分布發生影響。這在我國表現得十分強烈。許多丘陵山區的迎風坡常成為降水日數多、降水量大的地區,而背向的一側則成為雨影區。1963年8月海河流域邢台地區的特大暴雨,其南區就是沿著太行山東麓迎風側南北向延伸,呈帶狀分布,軸向與太行山走向一致,即是典型實例。

地形對降水的影響程度決定於地麵坡向、氣流方向以及地表高程的變化。山地降雨隨高程的增加而遞增。但是,這種地形的抬升增雨並非是無限製的,當氣流被抬升到一定高度後,雨量達最大值。此後雨量就不再隨地表高程的增加而繼續增大,甚至反而減少。峨眉山、黃山的降水就呈此規律,在最大降水量出現高度之下,降水隨高程增加而遞增,超過此高程,降水反而減少。

森林對降水的影響極為複雜,至今還存在著各種不同的看法。例如,法國學者F·哥裏任斯基根據對美國東北部大流域的研究得出結論,大流域上森林覆蓋率增加10%,年降水量將增加3%。根據前蘇聯學者在林區與無林地區的對比觀測,森林不僅能保持水土,而且直接增大降水量,例如,在馬裏波爾平原林區上空所凝聚的水平降水,平均可達年降水量的13%。

另外一些學者認為森林對降水的影響不大。例如K·湯普林認為,森林不會影響大尺度的氣候,隻能通過森林中的樹高和林冠對氣流的摩阻作用,起到微尺度的氣候影響,它最多可使降水增加1%~3%,H·L·彭曼收集了亞、非、歐和北美洲地區14處森林多年實驗資料,經分析也認為森林沒有明顯的增加降水的作用。

第三種觀點認為,森林不僅不能增加降水,還可能減少降水。例如,我國著名的氣象學者趙九章認為,森林能抑製林區日間地麵溫度升高,削弱對流,從而可能使降水量減少。另據實際觀測,茂密的森林全年截留的水量,可占當地降水量的10%~20%,這些截留水,主要供雨後的蒸發。例如,美國西部俄勒岡地區生長美國鬆的地區,林冠截留的水量可達年降水量的24%。這些截留水從流域水循環、水平衡的角度來看,是水量損失,應從降水總量中扣除。

以上三種觀點都有一定的根據,亦各有局限性。而且即使是實測資料,也往往要受到地區的典型性、測試條件、測試精度等的影響。總體來說,森林對降水的影響肯定存在,至於影響的程度,是增加或是減少,還有待進一步研究。並且與森林麵積、林冠的厚度、密度、樹種、樹齡以及地區氣象因子、降水本身的強度、曆時等特性有關。

至於水體對降水的影響,陸地上的江河、湖泊、水庫等水域對降水量的影響,主要是由於水麵上方的熱力學、動力學條件與陸麵上存在差異而引起的。

“雷雨不過江”這句天氣諺語,形象地說明了水域對降水的影響。這是由於大水體附近空氣對流作用,受到水麵風速增大、氣流輻散等因素的幹擾而被阻,從而影響到當地熱雷雨的形成與發展。

人類對降水的影響一般都是通過改變下墊麵條件而間接影響降水,例如,植樹造林,或大規模砍伐森林、修建水庫、灌溉農田、圍湖造田、疏幹沼澤等,其影響的後果有的是減少降水量,有的增大降水量。