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河南暴雨为何久久不停歇,云里的水真是无穷无尽的吗?

2021年7月17号一大早开始,河南下大雨,至21号早上6点,在不到4天时间里,河南平均降雨量达108毫米,其中郑州市超过345毫米。受强降雨影响,河南省河流水位全面超警,城市内涝严重,郑州地铁积水已致12人遇难。

郑州4天降雨超15亿立方米

河南省总面积为16.7万平方千米,其中郑州市面积7446平方千米,按照总平均降雨量计算,仅仅4天不到,河南降下180亿吨雨水,其中郑州市就倾泻了25.69亿吨水!考虑到黄河年均径流量只有580亿立方米,河南省4天降水就超过黄河4个月的水量,可想而知这雨得有多大。有同学问:雨到底是怎么来的,天上的云层里怎么能储存如此多的水?

河南多地降雨超历史极值

我们赖以生存的空气里绝大多数是氮气和氧气,按体积计算,这两种气体就占了大约99%,剩下的1%是惰性气体、二氧化碳和水蒸气,而水蒸气还不到空气总体积的0.002%。是不是觉得很少?

水蒸气是一个一个独立的水分子,正常情况下我们看不见水蒸气,只有当许多水分子因为某些原因聚集在一起形成小水滴,我们才能意识到水汽的存在。重复一遍:水蒸气与水汽不是一回事,我们平时看到的云,它是水蒸气、水汽以及小冰晶的集合。

别看空气中水的比例很小,它的总量却达到13000立方千米,也就是13万亿吨水。考虑到全世界大江大河中每一刻流淌的淡水总量只有2.12万亿吨,换句话说,天上的水是地面所有江河水总量的6倍多!

大气中的水是地面河水的6倍

天上有这么多水,水比空气重,为什么天上的水不掉下来?

水比空气重不假,但水蒸气比空气轻许多。我们知道在一个大气压下,每立方米干燥空气大约为1.29千克,而1立方米水蒸气只有0.6千克,因此混合了水蒸气的潮湿空气比干燥空气轻,它会上升到高空。

高空的温度低,一部分水蒸气会吸附在灰尘表面凝结成小水滴,小水滴在自身重力和空气对流的作用下不断上下翻滚,这就是我们看到的云。

有下边的热空气托着,云滴不容易掉下来。但如果云层中的固体颗粒物变多,或者对流运动强烈造成云滴不断碰撞越变越大,下方热气流托不动时,就会掉下来变成雨。

雨水从云层中倾泻而下

学过一些地理的同学都能了解,河南省地处南北气候过渡带,属于暖温带-亚热带季风气候。这里气象灾害频发,灾害种类多、频率高、强度大。受季风影响,河南每年平均降水量大约为500~900毫米,其中大约一半降水集中在夏季。

但是今年7月份,河南几天之内就把之前大半年的雨给下完了,为什么会这样呢?

进入7月中旬之后,南方季风裹挟着大量水汽从华南地区一路北上,但是西太平洋副热带高压区和大陆高压区像一堵墙那样挡住了暖湿气流的北上通道;同时有下方河南省太行山区、伏牛山区连绵的群山,迫使饱含水汽的云层形成强辐合抬升效应。

河南强降雨是多种因素叠加的结果

当潮湿空气受到高山阻挡,气流会把云层向上推,云层中的小云滴在高空凝结,于是在山区形成对流云团。由此可见,河南强降雨是由北方高压阻挡、南方潮湿空气北上在边界处构成辐合区,以及山区地形抬升共同作用造成的。北方高压区长时间维持并且与暖温气流交锋,是这次河南特大暴雨的主因。

北方高压区持续阻挡南方水气通道

别看云轻飘飘地浮在天上,它里边可是储存了大量的水,据估算,一片长宽高各1千米的云团,它所蕴含的水分达500吨以上,由于大气系统循环流动,天上的云自然形成一条条宽数百公里、长达数千公里的“天河”,每一条“天河”拥有的水量比地面任河一条大河一年的水都多。

会不会有一天,天上的水会全部落到地面,再也无雨可下?这你不必担心,因为太阳照射,地面的水会不断地蒸发到空气中,从而在全球形成水气循环,在可预见的将来,雨是下不完的。

天上有许多巨大的河流

暴雨是天灾,我们很难让天不下雨,但在天气预报技术已经相当发达的今天,未雨绸缪,提前设防,将自然灾害的损失降到最低,避免不必要的人员伤亡和经济损失,我们还是可以做一些工作的。