近期,位于长江中游和下游地区的省份,比如湖北、湖南、安徽等,出现了高温与强降水交替出现的情景,在天气晴朗时有的地区气温能突破40摄氏度,而当强对流天气出现时,又会形成强烈的降雨,有的地区24小时的降雨量能达到100毫米以上,从而造成了一定的山洪、地质灾害等风险。
处在长江中游的武汉,近日就在这样的天气背景下,出现了一个罕见的气象学现象。部分网友在长江边上,看到在空中巨大云朵的下面,“悬挂”着数不清的丝缕状的“悬垂物”,宛如从云层上飘下来的白色丝绸。而且在微风的吹拂下,这些“白色丝绸”还会随风飘荡,不断变化着姿态和组合方式。由于这种现象出现的概率很低,很多人都没有亲眼目睹过,因此视频被发布到网上之后,引发了很多人的围观和评论。
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那么,这些云层下面“悬挂”的东西到底是什么呢?原来,在气象学上,专门有对这个现象进行确认的概念,那就是“雨幡”。从定义上看,雨幡其实就是形成于云底的丝缕状或者条纹状的雨滴或冰晶,外形上就像旗幡一样,因此而得名。
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那么,为什么雨滴或者冰晶会悬挂在云层底部,而没有降落到地面上形成降雨呢?其中的原因其实很简单,那就是原本已经在降落的雨滴或者冰晶,在下降的过程中,遇到了非常干燥的空气,在还没有降落到地面时就完全蒸发了,也就是说“雨幡”是一种还没有完全形成降雨的天气现象,所以可以用“降雨”的半成品来理解。
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从上面对雨幡形成过程的简要描述可以看出,它的形成需要几个关键条件:首先要有形成降雨的条件,即在空气比较强烈的对流之下,空中必须存在能够形成降雨的云层,比如积雨云、高积云、层积云等等。
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其次,已经发生了降雨现象。不断上升的热空气在上升过程中,随着温度的降低已经凝结为小雨滴或者微冰晶并且不断聚集,当聚积起来的重量超过了空气的浮力,那么就会在重力作用下向地面降落。
第三,近地面的空气比较干燥,而且温度要高,这样才能保证降落下来的雨滴或者冰晶,在还没有接触到地面之前,就已经发生了蒸发现象,从而在我们的视线中消失,我们看到的只是下落运移过程中的雨滴和冰晶。
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第四,冰晶和雨滴的数量不能太多,否则即使有比较强烈的蒸发现象,也会最终降落到地面,形成降雨天气过程,而不会展现出“丝缕”悬挂在天空的现象。
其实,根据“丝缕”物质含有的雨滴或者冰晶物质的多少,又可以将这种气象现象分为两类,一种是雨幡,即悬浮的以小雨滴居多,这种现象多出现在积雨云、雨层云、高积云和层积云之下;另一种是雪蟠,即悬浮的以冰晶物质居多,多出现在卷云之下。
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武汉长江之上,之所以会出现雨幡现象,与近期当地的天气特征有密切的关系。即此前刚刚经历了持续性高温天气,近地的空气温度很高而且比较干燥。而地表和近地面中的水分,发生了蒸发,这些水汽在上升过程中在空中凝结形成大量的积雨云层,本来已经具备了降雨的条件,就是因为近地面空气干燥和温度较高的影响,从上向下落的小雨滴没有抵达“目的地”,在空中被“截留”了。
雨幡虽然从视觉上看非常唯美,也比较震撼,但它对人类的出行也会产生影响,主要表现在航空领域。因为雨幡在形成后,下部由于强烈的蒸发会大量进行吸热,从而使周围的空气温度急剧下降,产生强烈的、肉眼看不到的下沉气流。当飞机经过这样的区域时,会产生非常明显的颠簸现象,对航班的安全造成一定威胁。
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和雨幡现象直接相关联系的,其实还有另外一类气象学现象,即“雨幡洞云”,二者的形成原理基本是一致的,只不过“洞云”是由于云层中的局部区域温度,出现了急剧的下降,使云中的小雨滴迅速凝结为冰晶,在重力作用下突破了空气的浮力,从云层中脱离了出来向地面下降,从而在原来的云层中留下一个明显的空洞。比如,在飞机穿过云层之后,就会造成云层中小雨滴物质的剧烈扰动,从而使凝结核大量聚集,从而吸附大量小雨滴并形成冰晶,最终产生“洞云”。
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从“洞云”中脱离出去的大量冰晶,在降落过程中,如果出现与“雨幡”一样的条件,那么也会出现云层空洞下面“悬挂”冰晶吊尾的现象,所以这样的情景被人们形容为“雨幡洞云”,既有宛若“时空之门”的云层空洞,同时也有下面随风起舞的“白色飘带”,看上去非常壮观,这种现象则更为罕见。