降水問題知多少

文｜衛(wèi)倩倩

降水的定義

根據(jù)中國氣象局2003版《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》（下簡(jiǎn)稱“《規(guī)范》”）的定義，降水是指從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)（經(jīng)融化后）的水。氣象上的降水觀測(cè)包括降水量和降水強(qiáng)度的觀測(cè)。

降水量是指在某一時(shí)段內(nèi)未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失的降水，在水平面上積累的深度以毫米為單位，取1位小數(shù)。降水強(qiáng)度是指單位時(shí)間的降水量，通常測(cè)定5分鐘、10分鐘和1小時(shí)內(nèi)的最大降水量。

氣象上說的降水，一般又分為液態(tài)降水和固態(tài)降水。液態(tài)降水，用天氣現(xiàn)象來解釋，可以理解為以水這種相態(tài)降落到地面的雨、毛毛雨等。而固態(tài)降水一般指的是雪、雨夾雪等降水現(xiàn)象。還有一種較為特殊的現(xiàn)象——冰雹，它既可以按液態(tài)降水測(cè)定降水量，也可以按固態(tài)降水來測(cè)定，區(qū)別在于當(dāng)冰雹降落后迅速融化時(shí)，也就是地面沒有產(chǎn)生累積，此時(shí)的冰雹就屬于液態(tài)降水，否則就需要按照固態(tài)降水來進(jìn)行降水量的測(cè)定。所以說，降雨量、降雪量都屬于降水量，只是由于降水相態(tài)的不同而有所區(qū)分。

從降水量的定義可以看出，氣象上測(cè)量的降水是從空中降落至地面的全部降水，同時(shí)為了各地降水量具有可比性，必須是水平面上的測(cè)量值。有人說就是把水接起來，看能下多少。確實(shí)，還真是如此，降水量測(cè)量?jī)x器實(shí)現(xiàn)的就是這個(gè)功能。當(dāng)然，為了能準(zhǔn)確測(cè)量降水量值，儀器的規(guī)格大小、測(cè)量誤差、安裝標(biāo)準(zhǔn)等都有嚴(yán)格要求。

降水強(qiáng)度的觀測(cè)在預(yù)報(bào)預(yù)警、決策服務(wù)、氣候預(yù)測(cè)等方面有重要的參考意義。例如，夏季，如果山西省的11個(gè)地市中有哪個(gè)市區(qū)10分鐘降水量大于3毫米的話，說明量級(jí)較大，就要考慮是否需要發(fā)布城市內(nèi)澇預(yù)警。而預(yù)報(bào)員在對(duì)一些天氣個(gè)例進(jìn)行詳細(xì)分析時(shí)，會(huì)統(tǒng)計(jì)1小時(shí)內(nèi)的5分鐘或10分鐘間隔的降水量，并結(jié)合天氣形勢(shì)，找到其中的變化規(guī)律，總結(jié)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)。不過，多數(shù)情況下，降水強(qiáng)度的觀測(cè)還是以1小時(shí)降水量為主。

降水的測(cè)量

隨著氣象現(xiàn)代化的發(fā)展，測(cè)雨儀器經(jīng)歷了從人工到半自動(dòng)，如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全年自動(dòng)化。降水既然有液態(tài)降水和固態(tài)降水之分，自動(dòng)化的測(cè)雨儀器當(dāng)然也不能掉鏈子?，F(xiàn)在，氣象上常用的測(cè)量液態(tài)降水的自動(dòng)儀器叫作“翻斗式雨量傳感器”，而固態(tài)降水的測(cè)量?jī)x器主要是“稱重式降水傳感器”。

翻斗式雨量傳感器有單翻斗和雙翻斗，目前以雙翻斗為主。兩者的原理都是基于翻斗的翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)干簧管產(chǎn)生脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨量的相應(yīng)記錄。雙翻斗雨量傳感器的優(yōu)勢(shì)在于增加了一個(gè)上翻斗和匯集漏斗，這樣可以減少雨強(qiáng)對(duì)于降水量測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，使流入到計(jì)量翻斗里的雨水盡量流速一致，而不至于在強(qiáng)降雨時(shí)，由于翻斗翻動(dòng)過快造成雨水濺失，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差增大。當(dāng)計(jì)量翻斗里接滿0.1毫米雨量時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，干簧管開關(guān)閉合一次，這時(shí)就會(huì)有0.1毫米的雨量被記錄。

稱重式降水傳感器是通過測(cè)量盛水桶（承接雨水的元件）重量，換算得到降水總量。計(jì)算相鄰兩分鐘的降水總量的差值即得到分鐘降水量。根據(jù)稱重的工作原理，稱重式降水傳感器又分為振弦式和壓力應(yīng)變式。振弦稱重技術(shù)是利用弦絲彈性元件的固有頻率與其所受的張力存在確定的關(guān)系，來計(jì)算盛水桶的質(zhì)量。壓力應(yīng)變稱重技術(shù)則是通過檢測(cè)電阻應(yīng)變片的阻值變化來得到盛水桶的重量，該儀器的工作原理決定了它不會(huì)受降水相態(tài)的影響，可以全年正常測(cè)量降水量，但同樣也決定了它對(duì)降水量的測(cè)量有一定的滯后性。

在氣象觀測(cè)上，這兩種自動(dòng)測(cè)雨儀器并不是孤立工作的。當(dāng)夏季出現(xiàn)冰雹時(shí)，在地面產(chǎn)生累積而不能立即融化時(shí)，翻斗式雨量傳感器就無法實(shí)時(shí)獲取準(zhǔn)確的降水量，這時(shí)稱重式降水傳感器就可以派上用場(chǎng)。

降水的等級(jí)

“滴答滴答，下小雨啦。種子說：下吧下吧，我要發(fā)芽?！边@首《春雨》，相信很多人都朗朗上口。那么，氣象上是怎么對(duì)降水量等級(jí)進(jìn)行劃分的？天氣預(yù)報(bào)里經(jīng)常說的小雨、大雪等，到底指多少毫米？

根據(jù)《降水量等級(jí)》（GB/T 28592-2012）規(guī)定，降雨（雪）分為7個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)又按12小時(shí)和24小時(shí)兩個(gè)時(shí)間段的降水量進(jìn)行了詳細(xì)劃分。通常情況下，我們說的是24小時(shí)降水量。大雨級(jí)別的24小時(shí)降雨量為25.0～49.0毫米，而大雪級(jí)別則是5.0～9.9毫米。

相同級(jí)別，相同時(shí)長(zhǎng)，降雨量比降雪量要大得多?！兑?guī)范》上定義的雪深是從積雪表面到地面的垂直深度，以1厘米為單位，而降雪量是一段時(shí)間內(nèi)下降的雪融化成水后的測(cè)量值。通常情況下，預(yù)報(bào)員考慮的降雪量和雪深的對(duì)應(yīng)關(guān)系為1∶10，即1毫米的降雪量對(duì)應(yīng)10毫米的雪深，不過這并不是絕對(duì)的，它還受地域、季節(jié)、氣溫、風(fēng)等因素的影響。在北方，100平方米面積上10毫米的積雪重約100千克，這就解釋了為什么雖然降雪量看著不多，但降雪等級(jí)卻不低。

以上這些都需要有專業(yè)的測(cè)量工具。如何用肉眼來判斷降水強(qiáng)度？這就要根據(jù)降雨時(shí)段的現(xiàn)象特征，氣象上也是有專業(yè)定義的。拋開專業(yè)術(shù)語，其實(shí)，很多我們?nèi)粘Ｊ熘某烧Z就是對(duì)這些特征的描述，比如“牛毛細(xì)雨”指細(xì)而密的小雨，像牛毛一樣，出自清代梁紹壬《兩般秋雨庵隨筆》卷五：牛毛細(xì)雨送斜陽。“傾盆大雨”形容雨又大又急，像盆里的水往下倒一樣，出自唐代杜甫《白帝》詩：白帝城中云出門，白帝城下雨翻盆。

雨量的大小是以0.1毫米為統(tǒng)計(jì)單位，在1平方米的面積上，1毫米雨量對(duì)應(yīng)的體積約有1 000毫升，相當(dāng)于兩瓶礦泉水的水全部倒在這1平方米的土地上。而據(jù)測(cè)定，一般情況下，5毫米的降水就可以使旱地浸透3～6厘米。當(dāng)然，浸透的厚度同時(shí)還受土壤類型、地形等其他因素的影響。所以，不要小看這小小的1毫米，它的能量很大，因此每一名氣象人對(duì)待雨量的態(tài)度都是非常較真的，小小的0.1毫米也很重要。

了解了降水的定義、測(cè)量和等級(jí)，相信大家心中關(guān)于降水問題的疑惑也得到了解答。我們要在充分了解降水知識(shí)的基礎(chǔ)上，尊重自然規(guī)律，合理指導(dǎo)我們的生產(chǎn)和生活。