編者按：地形對(duì)氣候的影響，是極其顯著的。僅以降雨而言，地形不僅以海拔高度、坡向等一般規(guī)律影響降水，而且還可通過(guò)天氣系統(tǒng)的移動(dòng)，局地性天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和消亡來(lái)影響降水，出現(xiàn)風(fēng)格迥異的地形降水分布。
地形，如何“重塑”一場(chǎng)雨？我國(guó)又有哪些受地形影響的多雨地區(qū)？本期科普看臺(tái)，帶你深入了解。
本版策劃 ：
文科?苗艷麗
專(zhuān)家顧問(wèn) ：
中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員?孫繼松?
中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員?陳昊明
因何觸發(fā)？地形降水形成之多樣性
從巍峨挺拔的山脈到廣袤無(wú)垠的平原，從深邃幽暗的峽谷到波光粼粼的湖泊，形態(tài)各異的地形不僅塑造了美輪美奐的景觀，更是影響大氣環(huán)流與降水分布的重要“推手”。
首先需要明確的是，地形對(duì)降水的觸發(fā)過(guò)程并不是只有一種機(jī)制在起作用，氣象上通常將其作動(dòng)力機(jī)制和熱力機(jī)制區(qū)分。在動(dòng)力影響機(jī)制下，三種常見(jiàn)的典型地形降水為：迎風(fēng)坡降水、山前平原降水，以及翻山或繞流降水。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，迎風(fēng)坡降水就是暖濕氣流遇到山脈抬升，進(jìn)而成云致雨的現(xiàn)象。進(jìn)一步解釋?zhuān)褪钱?dāng)穩(wěn)定持續(xù)的暖濕氣流遇到山脈，受到阻擋，暖濕氣流隨地形被迫抬升，空氣溫度下降，導(dǎo)致水汽凝結(jié)成云，進(jìn)而形成降水。這一過(guò)程在山脈的迎風(fēng)坡尤為顯著，因?yàn)榕瘽駳饬髟谏角暗奶Y(jié)易形成云層并導(dǎo)致降水。
迎風(fēng)坡地形降水示意動(dòng)畫(huà)
中國(guó)氣象局氣象宣傳與科普中心 （中國(guó)氣象報(bào)社）氣象媒體融合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)制圖
我們熟知的喇叭口地形降水，便喜歡與這一動(dòng)力影響機(jī)制相“結(jié)合”。喇叭口地形，通常是指逐漸收緊的河谷地形。當(dāng)多股氣流進(jìn)入喇叭口地形時(shí)，氣流一方面在此會(huì)迅速產(chǎn)生匯流輻合效應(yīng)，另一方面匯合的氣流又沿著地形形成較強(qiáng)的爬升氣流。若暖濕氣流持續(xù)輸送至喇叭口狹管地形中，此處便容易產(chǎn)生強(qiáng)降水。
喇叭口地形降水示意動(dòng)畫(huà)
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山前平原降水則是，當(dāng)氣流通過(guò)山脈，有時(shí)并不會(huì)嚴(yán)格沿著地形的起伏前進(jìn)，反而會(huì)受地形阻塞和地面摩擦影響，形成風(fēng)速很小或者靜風(fēng)區(qū)域。這一區(qū)域會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于氣墊的作用，使得山前較遠(yuǎn)距離處氣流還未到山跟前，便開(kāi)始不同程度地上升。當(dāng)氣流足夠濕潤(rùn)，且具有不穩(wěn)定層結(jié)等其他有利條件時(shí)，就會(huì)在山前出現(xiàn)云量增加或降水現(xiàn)象。
山前平原降水示意動(dòng)畫(huà)
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此外，氣流受到山脈屏障阻擋，在水平或垂直方向也會(huì)產(chǎn)生局部逆流，在逆流與大尺度氣流間又可能形成局地輻合線。只要?dú)饬髯銐驖駶?rùn)，輻合強(qiáng)度足夠大，也會(huì)在山前引起降水。
翻山或繞流降水，則主要表現(xiàn)為強(qiáng)降水中心在山后，山前降水反而不強(qiáng)。這常與氣流的穩(wěn)定度有關(guān)。如果氣流相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)遇到山巒起伏時(shí)，會(huì)直接翻山而過(guò)，并在山后產(chǎn)生背風(fēng)重力波，進(jìn)而下沉，在一段時(shí)間后又繼續(xù)上升。同時(shí)，氣流的強(qiáng)度也決定了迎風(fēng)坡的動(dòng)力屬性，如果氣流相對(duì)較弱，在面對(duì)尺度較大的高山時(shí)，可能無(wú)法翻越地形，便會(huì)出現(xiàn)繞山而行的情況。如青藏高原長(zhǎng)期出現(xiàn)的南北兩支繞流，正是因?yàn)楦咴叽蟮匦蔚挠绊憽?/p>
繞流降水示意動(dòng)畫(huà)
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除了上述動(dòng)力機(jī)制影響降水外，熱力機(jī)制也會(huì)影響降水。以山谷風(fēng)為例，白天，山坡上近地面空氣與同一高度山谷中的空氣相比，增溫多，于是山坡上暖空氣不斷上升，并在上層由山坡流向山谷，谷底的空氣則沿山坡向山頂補(bǔ)充，這樣便在山坡和山谷間形成了一個(gè)熱力環(huán)流，下層風(fēng)由谷底吹向山坡，成為谷風(fēng)。上坡風(fēng)使得暖濕的空氣上升并在山頂或山后形成云層從而導(dǎo)致降水。夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，空氣降溫多，而谷底上空同高度空氣由于離地面較遠(yuǎn)，降溫較少。山坡上的較冷空氣密度大，順山坡流入谷底，形成山風(fēng)。山區(qū)空氣下沉、平原空氣上升形成溫度梯度，通過(guò)大氣熱成風(fēng)作用，增強(qiáng)低空急流，進(jìn)而有利于谷地夜雨的產(chǎn)生。
差異如何？地形降水分布之復(fù)雜性
不同的地形會(huì)造成降水分布差異，這聽(tīng)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上卻是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。地形本身特征、所處緯度位置、多地貌之間的嵌套等都會(huì)對(duì)降水產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，因此，實(shí)際的地形降水往往比理論模型更為復(fù)雜。
我國(guó)地形分布示意圖
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當(dāng)?shù)匦蜗鄬?duì)小且孤立時(shí)，會(huì)影響其周邊局地降水的分布；而當(dāng)?shù)匦纬叨群艽髸r(shí)，則會(huì)改變更大范圍的天氣系統(tǒng)背景。青藏高原是典型的大尺度地形，它直接影響了整個(gè)緯度帶上全球降水的分布。例如冬天時(shí)，青藏高原作為冷源，其南側(cè)的溫度梯度加強(qiáng)，導(dǎo)致南支的西風(fēng)急流加強(qiáng)，在我國(guó)的昆明、貴陽(yáng)與南下的冷空氣相遇，形成昆明準(zhǔn)靜止鋒，進(jìn)而使得四川、云南、貴州一帶更容易出現(xiàn)降水。
昆明準(zhǔn)靜止鋒降水示意圖
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實(shí)際上，地形降水并不由單一過(guò)程發(fā)揮作用?，F(xiàn)實(shí)生活中，我們可能會(huì)看到繞流后的空氣又遇到小山坡，再次發(fā)生抬升作用。
緯度也是影響地形雨分布的重要因素。同樣高的山，如果位于不同的緯度帶，迎風(fēng)坡降水就會(huì)不同。比如，云南大理著名的旅游勝地蒼山與洱海，兩者的相對(duì)高度差約2100米，在年降水量方面，蒼山頂部可達(dá)洱海的兩倍；而在華北地區(qū)，太行山一帶與華北平原的相對(duì)高度差約1500米，這里的降水卻只集中在太行山東側(cè)300米到500米高的山坡上，山頂?shù)慕邓坎⒉淮?。這是因?yàn)樗诖髿庵械姆植疾⒉痪鶆颍ǔＴ浇咏孛?，水汽含量越高。在低緯度地區(qū)，由于溫度較高，蒸發(fā)作用強(qiáng)，更多的水汽進(jìn)入大氣中，在相同的海拔高度，低緯度地區(qū)大氣中的水汽含量就會(huì)比高緯度地區(qū)更多。因此，位于較低緯度的蒼山，其頂部也能夠出現(xiàn)豐沛的降水。
自然界往往是多種地形地貌并存，當(dāng)不同地形對(duì)氣流的影響疊加在一起時(shí)，也增加了地形降水的復(fù)雜性。例如，在江西省與湖北省的分界處，自北向南坐落著幕阜山和九嶺山，二者之間有一片溝谷，它們的西邊是洞庭湖，東邊是鄱陽(yáng)湖。多樣的地形組合對(duì)周邊降水影響非常大。一方面在山和谷之間存在日夜循環(huán)的山谷風(fēng)環(huán)流，另一方面在湖泊與陸地之間還存在湖陸風(fēng)環(huán)流。湖陸風(fēng)和海陸風(fēng)的原理類(lèi)似，由于地表和水面加熱效率不同，白天陸面溫度高于湖面，風(fēng)從湖面吹向陸面（湖風(fēng)）；夜晚陸面溫度低于湖面，風(fēng)從陸地吹向湖面（陸風(fēng)）。因此在夜晚，當(dāng)陸風(fēng)和山風(fēng)相疊加，從山上吹向湖面的風(fēng)將大大加強(qiáng)，在山腳下形成很強(qiáng)的輻合抬升，從而有利于對(duì)流性降水的產(chǎn)生。
另外，華北地區(qū)在冬天容易出現(xiàn)回流降水現(xiàn)象。這是因?yàn)?，冷空氣從西北方向南下到太行山時(shí)，當(dāng)?shù)蛯拥睦淇諝膺€堆積在山前時(shí)，高層的天氣系統(tǒng)已經(jīng)移過(guò)了山頂。高層的冷空氣隨之越過(guò)山后下沉，在地面形成一個(gè)高壓，產(chǎn)生與原先冷空氣方向相反的氣流，同時(shí)帶動(dòng)渤海灣的水汽輸送，形成降水，稱之為回流降水。
難點(diǎn)何在？地形降水預(yù)報(bào)之挑戰(zhàn)性
當(dāng)前，地形強(qiáng)降水預(yù)報(bào)面臨多重挑戰(zhàn)。首先，由于數(shù)值預(yù)報(bào)模式的時(shí)空分辨率有限，制約了地形降水預(yù)報(bào)能力。如中小尺度地形的高度、坡度及下墊面等細(xì)微差異往往以百米級(jí)甚至米級(jí)變化為單位，而預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中使用的主流數(shù)值模式水平空間分辨率最高在1千米至3千米左右，難以精細(xì)刻畫(huà)中小尺度地形的百米級(jí)變化，而這些變化恰恰是降水精細(xì)化時(shí)空分布的關(guān)鍵因素，也就限制了地形降水預(yù)報(bào)的精確度。
其次，地形區(qū)有限的觀測(cè)站網(wǎng)以及站點(diǎn)代表性受限也會(huì)導(dǎo)致降水資料缺失。再加上降水過(guò)程本身復(fù)雜多變，地形不僅通過(guò)抬升作用促進(jìn)云雨形成，還可能觸發(fā)并影響對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是在對(duì)流系統(tǒng)與地形影響交織時(shí)，預(yù)報(bào)偏差顯著增大。
極端降水事件與地形降水緊密相關(guān)，其背后隱藏著諸多未解的物理過(guò)程，如地形區(qū)邊界層內(nèi)的復(fù)雜相互作用、云物理過(guò)程等，這些均是當(dāng)前預(yù)報(bào)中的難題。（穆俊宇 李倩 王曉凡?黃琬婷）
“雨城”雅安
提起四川“雅安”，很多人會(huì)不由自主地聯(lián)想到“雨城”“天漏”。的確，“雨城”“天漏”不僅是對(duì)雅安獨(dú)特氣候現(xiàn)象的生動(dòng)描繪，也蘊(yùn)含著深厚的自然與文化底蘊(yùn)。
雅安市氣象臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)周學(xué)云介紹，雅安的雨有三大顯著特點(diǎn)。其一，降雨天數(shù)多，全年365天中，部分地區(qū)超過(guò)230天被細(xì)雨或輕霧所籠罩，夏季6至9月份平均雨日基本超過(guò)20天，遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)大多數(shù)地區(qū)；其二，雨量充沛，年均降水量為1649.2毫米，全省國(guó)家氣象站年雨量排名第2；其三，降水時(shí)數(shù)長(zhǎng)，平均年降水累計(jì)時(shí)數(shù)1416小時(shí)左右，在全國(guó)范圍內(nèi)處于較高水平。
雅安的降雨還展現(xiàn)出高度的季節(jié)性和地域性差異。春季，隨著印度洋暖濕氣流的逐漸增強(qiáng)，雅安迎來(lái)了一年中的第一個(gè)降水高峰，細(xì)雨綿綿中萬(wàn)物復(fù)蘇，生機(jī)勃勃；夏季，則是東南季風(fēng)與高原下沉氣流最為活躍的時(shí)期，頻繁的降水不僅為農(nóng)作物提供充足的水分，也促進(jìn)了森林植被的繁茂生長(zhǎng)；秋季，隨著氣溫的逐漸下降，降水有所減少，但仍然是濕潤(rùn)宜人；而到了冬季，雖然降水總量相對(duì)較少，但細(xì)雨或輕霧依舊時(shí)常籠罩，為雅安增添了幾分靜謐與神秘。
雅安之所以有如此獨(dú)特的降雨模式，主要得益于得天獨(dú)厚的地理位置與復(fù)雜的地形條件。雅安位于青藏高原與四川盆地的過(guò)渡地帶，這一特殊位置使其成為多種氣流的交匯點(diǎn)。青藏高原的下沉冷空氣與四川盆地的暖濕空氣在此相遇，加之印度洋南支西風(fēng)帶來(lái)的大量水汽，在雅安上空產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流與抬升作用，促進(jìn)了云層的形成與降水的發(fā)生。雅安北、西、南部地勢(shì)較高，東部較低的地勢(shì)特征，如同一個(gè)天然的“水汽陷阱”，使得暖濕氣流在此滯留并抬升，進(jìn)一步增強(qiáng)了降水效應(yīng)，尤其是在夏季東南季風(fēng)強(qiáng)盛時(shí)，這一效應(yīng)尤為顯著。
當(dāng)然，除了自然科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)解釋外，雅安“雨城”之名還承載著一段美麗的文化傳說(shuō)。相傳在古老的神話故事中，女?huà)z為拯救蒼生，不辭辛勞地?zé)捠a(bǔ)天。當(dāng)她飛至雅安上空時(shí)，不慎遺落一塊五彩神石，于是乎，雅安的天空便留下了一道未及修補(bǔ)的縫隙，成了傳說(shuō)中的“天漏”。（周雯）
“雨都”墨脫
青藏高原，高寒缺氧、凍土廣布、自然環(huán)境惡劣，可偏偏在西藏東南部、雅魯藏布江下游有個(gè)例外，那就是西藏林芝的墨脫縣。
墨脫縣地勢(shì)北高南低，平均海拔只有1200米，屬于喜馬拉雅山東側(cè)亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)。與西藏其他地方相比較，墨脫縣氣候條件獨(dú)特，四季如春，是氣候最溫和、降水量最充沛的縣城。
墨脫縣東、西、北三面環(huán)繞高山，雅魯藏布江自北向南穿越全境，形成特殊向南開(kāi)口的“馬蹄形”地勢(shì)。根據(jù)林芝市氣象局監(jiān)測(cè)的氣象數(shù)據(jù)顯示，墨脫縣平均每年會(huì)有260天的雨天，全年三分之二的時(shí)間都在降雨，墨脫縣年均降水量能達(dá)到2084.6毫米，成為西藏的多雨中心，降水量可以和其他沿海城市的年降水量相比肩，也被人們稱為西藏的“雨都”。
墨脫縣降雨多的原因在于受地形影響。三面環(huán)山的地形為水汽的強(qiáng)迫抬升提供了非常有利的地形條件。印度洋的濕潤(rùn)氣流順著布拉瑪普特拉河及雅魯藏布江與北方寒流在墨脫一帶匯集，受地形抬升影響引起氣流輻合上升，產(chǎn)生局部熱力對(duì)流，形成降雨。其次則在于有水汽通道的存在。墨脫南部常年存在阿拉伯海和孟加拉灣北部來(lái)向的兩個(gè)水汽通道，當(dāng)以上兩個(gè)海面上有熱帶風(fēng)暴等低值系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)外圍云系先沿布拉瑪普特拉河向東北方輸送水汽，后沿雅魯藏布江下游向北輸送到林芝東部墨脫一帶。此外，墨脫暴雨的形成原因跟阿拉伯海和孟加拉灣的水汽匯合存在很大關(guān)系，墨脫巨大的海拔差也為氣流抬升提供了動(dòng)力條件，所以豐富的水汽條件、深厚的天氣系統(tǒng)以及地形共同造就了西藏“雨都”墨脫。
此外，墨脫還有豐富的林業(yè)資源、生物資源以及水力資源，更有獨(dú)特的文化和旅游資源，其茶葉、香蕉、橘子等產(chǎn)物也因?yàn)橛?，有了?dú)特的味道。（次旦久美）
“雨極”火燒寮
說(shuō)到世界“雨極”，很多人都知道是印度的乞拉朋齊，而說(shuō)起中國(guó)的“雨極”，你是否又知道在哪？
中國(guó)的“雨極”在我國(guó)臺(tái)灣的火燒寮?；馃迹挥谂_(tái)灣省新北市平溪區(qū)東勢(shì)里火燒寮溪上游。據(jù)1906年至1944年38年資料統(tǒng)計(jì)，火燒寮多年平均降水量為6557.8毫米，1912年的降水量達(dá)8409毫米，長(zhǎng)期保持中國(guó)年平均降水量的最高紀(jì)錄。此外，火燒寮的降水日數(shù)也多，年均降水日數(shù)能達(dá)214天。
能有如此驚人的降水量，地形地勢(shì)是其重要影響因素?；馃嘉挥谂_(tái)灣中央山脈的東北坡，夏季受東南暖濕氣流影響，冬季受東北季風(fēng)的影響，一年四季都有較強(qiáng)的降雨。尤其是在夏天，受臺(tái)風(fēng)影響降暴雨的天氣很多，降水量非?？捎^，而冬半年中，火燒寮又面迎海上來(lái)的東北季風(fēng)，潮濕氣流在迎風(fēng)坡上被迫抬升，因而常常也是大雨滂沱。（文科）
（責(zé)任編輯：曹銳怡）
