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始于一滴水,终于一滴水

【字体:   2021-09-27 09:35:04   来源: 中国气象科学数据中心  

“风中有朵雨做的云,一朵雨做的云,云的心里全都是雨,滴滴全都是你……”几句歌词,把成云致雨作了生动写意。探究其中原理,正是水汽从一滴水“演变”而来,又化成水降落人间的无尽循环。

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水汽之“旅” 制图:姜虹

01

从一滴水而来

一滴水,无比渺小,它汇入大洋,或许兴不起任何波澜,但许多滴水汇聚起来,通过蒸发作用,从大洋升入空中,就变成了气态的水汽。这时,它所具备的能量与一滴水相比,则不可同日而语。

从液态到气态,一滴水和水汽经历了相态转换,如同漫画中的人物具有多重身份,尽管表现形态不同,但它们的属性是同一个物质——水。

水汽和水的相态转换过程,离不开上升运动、凝结或凝华等。当水汽进入空气后,伴随大气运动,其在合适的条件下上升、凝结或凝华,形成云;再通过降雨或降雪的形式回到大地,通过江河湖等地面径流汇入海洋,同时,这些水体自身也会通过蒸发作用继续向空气中提供水汽。

地球上的海洋面积约占地球表面积的71%,由于海洋面积广大,所以大部分水汽都是由海水蒸发形成。换言之,水汽和海水有着千丝万缕的联系。这种联系,始于水汽生成,终于水汽化成水后汇入大洋,周而复始,生生不息。

02

途中借外力

每年雨季,水汽顺势而下化成雨,给我国带来充沛的降水,润泽山川大地,这多亏了它的几个“供货方”。

我国幅员辽阔,“供货”渠道来自东、南、西、北、中等多个区域,各个“供货方”携带着水汽,有就近产生影响的,也有漂洋过海、长途跋涉到达影响区域的。

其中,与东亚季风有关的水汽输送,主要来自南海和西太平洋,它从我国东-东南边界输入,影响华南和东南沿海区域,属于就近影响的“供货方”。

与南亚季风有关的水汽输送,主要来自印度洋和孟加拉湾,这个“供货方”可谓长途跋涉,从西南边界进入我国,再一路东进或北上。

与中纬度西风带有关的水汽输送,主要来自大西洋和欧亚大陆,它属于长途跋涉、远道而来的“供货方”。

还有一个是本地及周边陆地水体的水汽供给,包含局地蒸发对本地降水的贡献,它无需跑太远的路,是就近影响的“供货方”。

不同的“供货方”实力也不尽相同,对我国各地的降水贡献有着显著差异。

在东部季风区,水汽主要源自海洋,来自陆地的水汽贡献较小,其中局地蒸发贡献约为15%到20%。华北地区的水汽主要源自陆地,大约65%来自本地及周边陆地,而来自海洋的水汽贡献次之。西北地区的水汽主要源自陆地,其中中纬度西风带输送的欧亚大陆水汽贡献约65%,局地蒸发贡献约16%,海洋贡献较少。青藏高原地区的外源水汽输送存在区域差异,其中高原北部主要为西风带水汽输送,高原南部主要为南亚季风水汽输送,青藏高原整体而言,来自欧亚大陆的水汽贡献约48%,印度洋水汽贡献约24%,本地蒸发贡献约26%。

03

寻踪靠科技

大气中水汽含量有多少?

从全球平均看,1平方米大气中约含有25千克水汽,是大气中液态和固态水含量的250倍左右。

作为一种重要的温室气体,水汽的“身影”在整个大气中均有存在,且大气温度越高,容纳的水汽含量越高。准确捕捉水汽的踪迹,对于做好气候变化研究以及相关降水预报等具有重要意义,而这依赖于气象科技的力量。

在气象科研和业务中,常使用比湿、相对湿度、温度露点差、可降水量等对大气中水汽条件进行诊断分析,它们也是判断水汽多少的重要依据。

由于水汽一边吸收来自其下面的辐射,同时又以自身温度发射红外辐射,通过搭载在气象卫星上的仪器测量水汽波段吸收带的红外辐射,可以推测出大气中的水汽含量,从而得到水汽云图,可直观了解水汽传输情况。此外,还可以对大气中的水汽以及降水中的稳定同位素组成进行研究,揭示形成降水的水汽来源和水分循环过程。


编辑: 李波
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