如 @漠北 所说,就我国而言,在数十年的尺度上,小雨变少并非错觉,而是非常显著的统计结论。
我们常说气候变化会让暴雨频次增加,但是,全国年均降水量并没有增多。暴雨次数虽然增加了,可是滴雨未下的天数也变多了,而下小雨的日子更是显著减少。也就是说,近年来中国各地要么集中下大雨,要么长期不下雨,极端化倾向越来越强。
在中国气象局国家气候中心任国玉研究员开展的全国降水趋势变化研究明确指出:“中国降水日数明显减少,以及由此造成的日降水强度普遍增加,主要是由小雨频率剧烈下降造成的,中雨以上级别降水频率和强度长期变化总体上看并不明显。”
具体的原因分析,除自然波动外,人类可以在三个方面对这样的大尺度降水变化做出影响:全球变暖、气溶胶浓度增加以及大规模土地利用如城镇化等。
全球变暖会让大气中水分含量增加并让水汽凝结层位置更高。IPCC预测,平均气温升高1℃的话,大气中能够容纳的水蒸气含量将增加7%。这样一来,就会形成更多的云,增大降水量。中国的观测也表明,最近几十年不论近地面还是对流层中下层,空气中绝对水汽含量显著增加了。水汽凝结层位置更高则会让雨水更难以落到地表,
至于气溶胶的影响,漠北的回答已经说得很清楚了。
此外就是城镇化因素。从国土面积来看,建成区只占到很小的比例,但从气象站的分布而言,有相当一部分的气象站是位于城镇中的。城镇的热岛效应和下垫面粗糙度会增加暴雨频率和降水总量。而热岛效应也使得城市上方空气的水汽凝结层位置较高,雨水需要经历较长的距离才落到地上。同时城市上方空气相对湿度低,雨水容易蒸发。这就导致小雨可能在降落途中就消耗殆尽。换句话说,暴雨增加和小雨减少的现象中,存在着城镇化导致的系统性偏差。
参考阅读:任国玉等, 2015. 中国大陆降水时空变异规律II. 现代变化趋势. 水科学进展, 26(4): 451-465.
任国玉等, 2015. 中国大陆降水时空变异规律Ⅲ. 趋势变化原因. 水科学进展, 27(3): 327-348.
《科学世界》2017年1期“极端天气”
这并不是错觉或噱头,许多研究都表明,近些年来,中国一些地区越来越难看见毛毛雨了。(中东部地区)
毛毛雨:稠密、细小而十分均匀的液态降水,下降情况不易分辨,看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中,徐徐落下。迎面有潮湿感,落在水面无波纹,落在干地上只是均匀地润湿,地面无湿斑。
而减少的主要原因就是气溶胶数量的增加,增加了气溶胶间接效应对云物理过程的影响(气溶胶-云相互作用)。
大气气溶胶是(包括 PM 2.5,PM 10在内的)悬浮在大气中的固体或液体微粒与气体载体组成的多相体系。
由此,由于近年来大气环境的恶化,雾、霾频数增加,程度加重,大气气溶胶数量也就随之增加了,气溶胶间接效应的影响也就随之增强了。
下面我们就来开始解释究竟什么是气溶胶的间接效应。
我们要从云降水形成的角度开始讲起了
首先,空气中的水汽在合适的条件下在凝结核表面凝结。(大气气溶胶就是最主要的凝结核来源之一。)
初始的小云滴形成。
接着,水汽继续在小云滴表面凝结,小云滴逐渐长大。
逐渐的,随着云滴尺度的增大,水汽在大云滴表面的凝结过程开始减慢。(典型的云滴尺度10 μm,典型的雨滴尺度 1 mm,云滴体积需增大100万倍才能成为为最小的雨滴,水汽凝结已经远远不能满足需求了。)
这时,云滴与云滴之间的碰撞合并(碰并)过程开始成为了雨滴增长的主要过程。
图示如下
毛毛雨一般多形成于层云、层积云,这类不厚的低云中,属于暖云降水(云层低,温度常高于0℃)。在这类云体中,水汽凝结迅速,云滴碰撞时间少(距离地面近,来不及过多碰撞就到达地面),雨滴的尺寸自然就小,就容易形成毛毛雨。
然而,当气溶胶粒子增多的时候,会明显拉长step 1 -> step 2的过程,因为在同样的水汽条件下,更多的凝结核使得每一个凝结核获得的水汽减少,最终使得云内的水粒子体积减小,从而抑制了碰并过程,也就抑制了暖云降水的过程。
这就是气溶胶的第一类间接效应,也被称为Twomey效应
最终,也就抑制了毛毛雨的发生。
与此同时,由于云滴尺度变小,从云到降水的过程被抑制,低云的生命周期也就随之变长,云有了更多的时间来进行发生发展,这就是气溶胶的第二类间接效应——Albrecht效应,又被称为“云生命期效应”。
由于云的生命周期变长了,云可以发展的更加完备,有可能触发冷云降水的机制,从存在而触发更多的强降水、强风暴过程的可能性(水汽被保持住,就像是高压锅一样)。
最后,发点牢骚,大气系统蕴含着巨大的能量,却因为复杂的影响过程显得那么脆弱。人们总在天灾来临时感叹着自然的强大、人类的渺小,却不去知道,在不经意之间,我们每个人都可能推动了第一块多米诺的倒下。
(完)
另外,小雨≠毛毛雨哦~ 毛毛雨也≠稀疏的雨点哦~
下面很多小伙伴所说的“毛毛雨”很可能都是雨哦~
雨:滴状的液态降水,下降时清楚可见,强度变化较缓慢,落在水面上会激起波纹和水花,落在干地上可留下湿斑。