《氣象現(xiàn)象暴雨》課件

氣象現(xiàn)象：暴雨暴雨：引言定義暴雨是指短時間內(nèi)降水量很大的雨。根據(jù)國家氣象局的定義，日降水量達到或超過50毫米的降雨過程稱為暴雨。重要性暴雨的定義1降水量降水量是指在一定時間內(nèi)，降落在水平面上未滲流、蒸發(fā)、流失的水層深度，以毫米（mm）為單位。2短時強降水短時強降水是指在較短時間內(nèi)（通常為1小時或數(shù)小時）內(nèi)降水量集中的強降水現(xiàn)象。氣象定義暴雨的級別劃分級別24小時降水量（毫米）暴雨50.0-99.9大暴雨100.0-249.9特大暴雨≥250.0暴雨的強度標準小時雨強小時雨強是指一小時內(nèi)的降水量。小時雨強是衡量短時強降水強度的重要指標。小時雨強越大，短時強降水的強度也越大。日雨量日雨量是指一天（24小時）內(nèi)的總降水量。日雨量是衡量暴雨過程總降水量的指標。日雨量越大，暴雨過程的累積降水量也越大。暴雨的持續(xù)時間短時暴雨持續(xù)時間較短，通常為數(shù)小時，但強度大，容易引發(fā)城市內(nèi)澇。持續(xù)性暴雨持續(xù)時間較長，可達數(shù)天，累積雨量大，容易引發(fā)大范圍洪澇災害。暴雨形成的物理機制水汽輸送充足的水汽是形成暴雨的必要條件。水汽主要來源于海洋和湖泊的蒸發(fā)，通過大氣環(huán)流輸送到降水區(qū)域。大氣層結(jié)構(gòu)大氣層結(jié)構(gòu)是指大氣層的垂直分布狀況。穩(wěn)定的層結(jié)不利于上升運動的發(fā)生，而不穩(wěn)定的層結(jié)則有利于上升運動的發(fā)展，從而有利于暴雨的形成。上升運動上升運動是指空氣向上運動的現(xiàn)象。上升運動可以將水汽抬升到高空，冷卻凝結(jié)，形成降水。強烈的上升運動是形成暴雨的重要條件。水汽輸送海洋蒸發(fā)海洋是地球上最大的水汽來源。太陽輻射加熱海水，使海水蒸發(fā)成水汽。大量的水汽進入大氣層，成為降水的重要來源。大氣環(huán)流大氣環(huán)流是指大氣層中的大規(guī)模氣流運動。大氣環(huán)流可以將海洋蒸發(fā)的水汽輸送到內(nèi)陸地區(qū)，為降水提供水汽來源。季風季風是指隨著季節(jié)變化而改變風向的大規(guī)模風。季風可以帶來大量的水汽，為暴雨的形成提供充足的水汽條件。大氣層結(jié)構(gòu)1穩(wěn)定層結(jié)空氣密度隨高度增加而減小的速率較慢，不利于空氣垂直運動。2不穩(wěn)定層結(jié)空氣密度隨高度增加而減小的速率較快，有利于空氣垂直運動。3對流層頂阻礙垂直上升運動，水汽在此凝結(jié)成云，形成降雨。上升運動地形抬升1鋒面抬升2熱力抬升3觸發(fā)機制1邊界層輻合2中尺度渦旋3對流抑制能量4不穩(wěn)定能量釋放觸發(fā)機制是指引發(fā)上升運動的因素。常見的觸發(fā)機制包括地形抬升、鋒面抬升、熱力抬升等。觸發(fā)機制可以將水汽抬升到高空，冷卻凝結(jié)，形成降水。影響暴雨的因素：天氣系統(tǒng)1天氣系統(tǒng)天氣系統(tǒng)是指大氣層中具有一定結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律的大氣運動系統(tǒng)。常見的天氣系統(tǒng)包括臺風、鋒面、低渦、副熱帶高壓等。天氣系統(tǒng)是影響暴雨的重要因素。2臺風臺風是一種熱帶氣旋，具有強大的風力和降水能力。臺風登陸后，常常帶來大范圍的暴雨和洪澇災害。3鋒面鋒面是指冷暖空氣交匯的界面。鋒面附近常常有強烈的上升運動，容易形成降水。冷鋒和暖鋒都可以引發(fā)暴雨。臺風1熱帶氣旋臺風是發(fā)生在熱帶海洋上的強烈氣旋性環(huán)流，是極具破壞力的天氣系統(tǒng)。2強風和暴雨臺風帶來的強風和暴雨會給沿海地區(qū)造成嚴重的破壞，引發(fā)洪澇、風暴潮等災害。3路徑影響臺風的路徑對降水分布有重要影響，登陸點附近的降水強度通常最大。鋒面冷鋒冷鋒是指冷空氣主動向暖空氣推進的鋒面。冷鋒過境時，常常出現(xiàn)雷雨大風等強對流天氣，有時也會引發(fā)暴雨。暖鋒暖鋒是指暖空氣主動向冷空氣推進的鋒面。暖鋒過境時，常常出現(xiàn)連續(xù)性降水，有時也會引發(fā)暴雨。低渦氣旋性環(huán)流低渦是指大氣層中的氣旋性環(huán)流，中心氣壓較低。低渦附近空氣輻合上升，容易形成降水。不穩(wěn)定能量低渦常常伴隨著不穩(wěn)定能量，有利于強對流天氣的發(fā)生。在適宜的條件下，低渦可以引發(fā)暴雨。持續(xù)性降水低渦移動速度較慢，容易造成持續(xù)性降水，引發(fā)洪澇災害。副熱帶高壓穩(wěn)定天氣副熱帶高壓是一種穩(wěn)定的大氣系統(tǒng)，通?？刂浦黄瑓^(qū)域的天氣。在高壓控制下，天氣晴朗干燥。阻擋作用然而，副熱帶高壓有時會阻擋其他天氣系統(tǒng)，如臺風和鋒面，使其移動緩慢或停滯不前，導致降水集中，引發(fā)暴雨。影響暴雨的因素：地形地形作用地形對暴雨的形成和分布有重要影響。地形可以改變氣流的運動方向和速度，影響水汽的輸送和抬升。喇叭口效應喇叭口地形可以使氣流輻合，抬升空氣，增加降水的可能性。地形抬升迎風坡氣流在迎風坡受阻抬升，冷卻凝結(jié)，形成地形雨。1降水增幅地形抬升可以顯著增加降水量，特別是在山脈的迎風坡。2背風坡氣流在背風坡下沉，增溫干燥，降水減少。3喇叭口效應地形輻合喇叭口地形可以使氣流輻合，抬升空氣，增加降水的可能性。強度增強喇叭口地形可以將水汽集中，增加降水的強度，使暴雨更加猛烈。山脈阻擋1氣流受阻山脈可以阻擋氣流的運動，使氣流被迫抬升，冷卻凝結(jié)，形成降水。2降水分布山脈的迎風坡降水多，背風坡降水少，形成明顯的降水差異。3洪澇風險山脈地區(qū)的暴雨容易引發(fā)山洪和泥石流等地質(zhì)災害。影響暴雨的因素：下墊面植被覆蓋植被可以涵養(yǎng)水源，減緩地表徑流，減輕洪澇災害。土壤濕度土壤濕度影響地表蒸發(fā)和下滲，對降水的形成和轉(zhuǎn)化有重要影響。城市化城市不透水地面增加，地表徑流加快，容易引發(fā)城市內(nèi)澇。植被覆蓋涵養(yǎng)水源植被的根系可以固定土壤，增加土壤的滲透能力，涵養(yǎng)水源，減少地表徑流。減緩徑流植被可以阻擋雨水的直接沖擊，減緩地表徑流的速度，減輕洪澇災害。土壤濕度蒸發(fā)影響土壤濕度影響地表蒸發(fā)，進而影響大氣中的水汽含量，對降水的形成有重要影響。下滲影響土壤濕度影響雨水的下滲能力，土壤濕度越大，下滲能力越弱，地表徑流越大，洪澇風險越高。城市化不透水地面城市中的建筑物、道路等不透水地面增加，減少了雨水的下滲能力。徑流加快不透水地面使地表徑流加快，雨水迅速匯集，容易引發(fā)城市內(nèi)澇。排水系統(tǒng)城市排水系統(tǒng)如果設計不合理或維護不及時，也會加劇城市內(nèi)澇的風險。暴雨的監(jiān)測手段氣象衛(wèi)星氣象衛(wèi)星可以觀測大范圍的天氣系統(tǒng)，獲取云圖、降水等信息，為暴雨監(jiān)測提供重要數(shù)據(jù)。雷達雷達可以探測降水的強度、范圍和移動方向，為短時臨近預報提供重要信息。氣象衛(wèi)星云圖觀測氣象衛(wèi)星可以觀測云的分布、類型和移動，為判斷天氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢提供依據(jù)。1降水估測氣象衛(wèi)星可以估測降水的強度和范圍，彌補地面觀測的不足。2數(shù)據(jù)傳輸氣象衛(wèi)星將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娼邮照?，為天氣預報提供實時信息。3雷達多普勒雷達多普勒雷達可以探測降水的強度、范圍和移動方向，還可以探測風速和風向，為短時臨近預報提供重要信息。反射率雷達反射率可以反映降水的強度，反射率越大，降水強度越大。自動氣象站1地面觀測自動氣象站可以自動觀測氣溫、氣壓、濕度、風速、風向、降水等氣象要素。2數(shù)據(jù)傳輸自動氣象站將觀測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)綒庀笾行?，為天氣預報提供實時信息。3分布廣泛自動氣象站分布廣泛，可以提供高密度、連續(xù)的氣象觀測數(shù)據(jù)。雨量筒人工觀測雨量筒是一種傳統(tǒng)的降水觀測儀器，通過人工測量筒內(nèi)的積水量來確定降水量。校驗作用雨量筒可以作為自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的校驗手段，提高觀測數(shù)據(jù)的準確性。暴雨的預報方法數(shù)值天氣預報數(shù)值天氣預報是利用計算機求解大氣動力學方程組，預測未來天氣狀況的方法。數(shù)值天氣預報是現(xiàn)代天氣預報的主要手段。經(jīng)驗預報經(jīng)驗預報是氣象預報員根據(jù)長期積累的經(jīng)驗，結(jié)合天氣圖和歷史資料，對未來天氣狀況進行判斷的方法。數(shù)值天氣預報模式計算數(shù)值天氣預報利用計算機求解大氣動力學方程組，計算未來的天氣狀況。1客觀預報數(shù)值天氣預報是一種客觀的預報方法，可以避免人為因素的干擾。2需要改進數(shù)值天氣預報對初始條件和模式的精度要求很高，仍然存在一定的誤差。3統(tǒng)計預報歷史資料統(tǒng)計預報是根據(jù)歷史氣象資料，分析天氣要素之間的統(tǒng)計關(guān)系，建立預報模型，預測未來天氣狀況的方法。簡單有效統(tǒng)計預報方法簡單易行，在一定程度上可以提高預報的準確率。經(jīng)驗預報預報員經(jīng)驗經(jīng)驗預報是氣象預報員根據(jù)長期積累的經(jīng)驗，結(jié)合天氣圖和歷史資料，對未來天氣狀況進行判斷的方法。主觀判斷經(jīng)驗預報帶有一定的主觀性，預報的準確率受預報員的經(jīng)驗和水平影響。結(jié)合分析經(jīng)驗預報可以結(jié)合數(shù)值天氣預報和統(tǒng)計預報的結(jié)果，進行綜合分析，提高預報的準確率。暴雨的災害洪澇暴雨容易引發(fā)洪澇災害，淹沒農(nóng)田、房屋和道路，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。山體滑坡暴雨容易引發(fā)山體滑坡等地質(zhì)災害，掩埋房屋和道路，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。洪澇河流水位上漲暴雨導致河流水位迅速上漲，超過警戒水位，淹沒堤壩和沿岸地區(qū)。1城市內(nèi)澇暴雨超過城市排水系統(tǒng)的能力，導致城市內(nèi)澇，交通癱瘓，房屋被淹。2農(nóng)田受淹農(nóng)田被洪水淹沒，農(nóng)作物受損，造成糧食減產(chǎn)，甚至絕收。3山體滑坡土體飽和暴雨使山體土體飽和，降低了土體的抗剪強度，容易引發(fā)山體滑坡。破壞性強山體滑坡具有突發(fā)性強、破壞性大的特點，容易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。泥石流山區(qū)特有泥石流是山區(qū)特有的一種地質(zhì)災害，是指在短時間內(nèi)，大量泥沙、石塊和水混合在一起，沿山溝或河流傾瀉而下的現(xiàn)象。破壞力強泥石流具有流速快、沖擊力強、破壞性大的特點，容易掩埋房屋、道路和農(nóng)田，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。暴雨誘發(fā)暴雨是引發(fā)泥石流的主要原因之一。暴雨使山體土體飽和，降低了土體的抗剪強度，容易引發(fā)泥石流。交通中斷道路積水暴雨導致道路積水，車輛無法通行，造成交通擁堵。橋梁垮塌暴雨沖毀橋梁，造成交通中斷，影響物資運輸和人員流動。經(jīng)濟損失農(nóng)業(yè)損失暴雨淹沒農(nóng)田，農(nóng)作物受損，造成糧食減產(chǎn)，甚至絕收，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。工業(yè)損失暴雨淹沒工廠和企業(yè)，機器設備受損，生產(chǎn)停頓，給工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。暴雨的防御措施預警發(fā)布及時發(fā)布暴雨預警信息，提醒公眾做好防御準備。工程措施修建水庫、堤壩、排水系統(tǒng)等工程設施，提高防洪排澇能力。非工程措施加強防汛抗旱知識宣傳教育，提高公眾的防災避險意識和自救互救能力。預警發(fā)布及時性預警信息發(fā)布要及時，提前告知公眾可能發(fā)生的災害，為公眾做好防御準備爭取時間。準確性預警信息發(fā)布要準確，避免虛報和誤報，提高公眾對預警信息的信任度。工程措施水庫建設修建水庫可以攔蓄洪水，削減洪峰，減輕下游地區(qū)的洪澇災害。1堤壩加固加固堤壩可以提高堤壩的防洪能力，防止洪水漫堤。2排水系統(tǒng)完善完善城市排水系統(tǒng)可以提高城市的排澇能力，減輕城市內(nèi)澇。3非工程措施防災教育加強防汛抗旱知識宣傳教育，提高公眾的防災避險意識和自救互救能力。應急預案制定完善的應急預案，明確各部門的職責和任務，確保在災害發(fā)生時能夠迅速有效地開展救援工作。物資儲備儲備充足的防汛抗旱物資，如救生衣、沖鋒舟、帳篷、食品、藥品等，確保在災害發(fā)生時能夠及時提供救援和保障。個人防護遠離危險區(qū)域暴雨期間盡量不要外出，遠離山區(qū)、河邊、低洼地帶等危險區(qū)域。安全避險如遇洪水，要迅速轉(zhuǎn)移到安全地帶，聽從指揮，不要盲目行動。中國的暴雨分布地域差異中國地域遼闊，不同地區(qū)的暴雨分布具有明顯的差異。南方地區(qū)多為梅雨型暴雨和臺風暴雨，北方地區(qū)多為對流性暴雨和鋒面暴雨。季節(jié)差異暴雨的發(fā)生具有明顯的季節(jié)性，主要集中在夏季。不同地區(qū)的暴雨季節(jié)有所不同，如長江流域的梅雨季節(jié)，華北地區(qū)的雨季。南方暴雨帶梅雨型暴雨長江中下游地區(qū)在梅雨季節(jié)，由于副熱帶高壓的影響，容易出現(xiàn)持續(xù)性暴雨，引發(fā)洪澇災害。臺風暴雨東南沿海地區(qū)在夏秋季節(jié)，容易受到臺風的影響，帶來強風和暴雨，引發(fā)洪澇和風暴潮災害。北方暴雨帶1對流性暴雨華北地區(qū)夏季午后，由于地面受熱強烈，容易形成強對流天氣，引發(fā)短時強降水和雷雨大風等災害。2鋒面暴雨東北地區(qū)在夏秋季節(jié)，容易受到冷空氣和暖濕氣流的交匯影響，形成鋒面降水，有時也會引發(fā)暴雨。3局地性強北方暴雨具有局地性強的特點，降水分布不均勻，容易引發(fā)城市內(nèi)澇和山洪災害。東部沿海暴雨臺風影響東部沿海地區(qū)是臺風登陸的主要區(qū)域，臺風帶來的強風和暴雨容易引發(fā)洪澇和風暴潮災害。人口密集東部沿海地區(qū)人口密集，經(jīng)濟發(fā)達，暴雨造成的損失也相對較大。防災減災東部沿海地區(qū)需要加強防災減災工作，提高應對暴雨災害的能力。西部高原暴雨地形復雜西部高原地區(qū)地形復雜，氣候多變，暴雨的形成和分布具有很大的不確定性。地質(zhì)災害西部高原地區(qū)地質(zhì)脆弱，暴雨容易引發(fā)山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災害。暴雨的案例分析：2021年河南暴雨歷史教訓2021年河南暴雨是一次極端天氣事件，給河南人民帶來了巨大的生命財產(chǎn)損失，也為我們提供了深刻的經(jīng)驗教訓。極端天氣通過對2021年河南暴雨的案例分析，我們可以更好地了解暴雨的形成機制、災害風險以及防御措施，提高應對暴雨災害的能力。過程回顧極端降水2021年7月20日，河南鄭州遭遇特大暴雨，日降水量突破歷史極值。1城市內(nèi)澇暴雨導致鄭州市區(qū)嚴重內(nèi)澇，地鐵、隧道等地下空間被淹沒，造成大量人員傷亡。2交通癱瘓暴雨導致鄭州市區(qū)交通癱瘓，道路積水嚴重，車輛無法通行，市民出行困難。3成因分析天氣系統(tǒng)2021年河南暴雨是由于副熱帶高壓穩(wěn)定維持，引導大量水汽向河南輸送，加上地形的抬升作用，導致降水集中。極端氣候全球氣候變暖導致極端天氣事件增多，2021年河南暴雨是全球氣候變暖背景下的一個極端案例。災害情況人員傷亡2021年河南暴雨造成重大人員傷亡，其中鄭州地鐵5號線被淹，造成多人遇難。財產(chǎn)損失2021年河南暴雨造成巨大財產(chǎn)損失，農(nóng)田、房屋、道路、橋梁等基礎設施受損嚴重。社會影響2021年河南暴雨對社會秩序和人民生活造成嚴重影響，也引發(fā)了人們對防災減災工作的反思。經(jīng)驗教訓預警能力加強氣象預警能力建設，提高預警信息的準確性和及時性。城市排水加強城市排水系統(tǒng)建設，提高城市的排澇能力。暴雨與氣候變化的關(guān)系氣候變暖全球氣候變暖導致極端天氣事件增多，暴雨的強度和頻率也在增加。氣候