又是一年金秋至,连绵的秋雨荡涤了夏日桑拿天气的阴霾,秋雨过后,蓝天白云,天高气爽,正好应验了谚语“一场秋雨一场寒”的说法。这句谚语可引出“进入秋季为什么热去寒来?为什么细雨纷纷?为什么天高云淡?”等疑问,这些不是每个人都能回答得上来的,所以有必要用气象知识加以浅析。
要弄清以上问题,我们需要了解“春夏秋冬四季形成的原因,冷气团和暖气团的概念以及有关锋面活动的规律”。
地球围着太阳不停地公转和自转,公转一圈为一年,自转一圈为一日。地球围绕太阳公转时的轨道是一个椭圆,公转方向自西向东。地球的自转轴线(地轴)与公转轨道平面(黄道面)是斜交的,交角约为66°33′(简略为66.5°),且地球位于轨道上的任何一点这个交角都是不变的。在地球公转过程中,整个地球所受到的太阳热量变化是不大的。但就某一地点而言,太阳光直射的地方就比斜射的地方多。日照时间的长短与地面接受太阳能的多少关系是:白天愈长,即日照时间愈长,地表面接收到的太阳能就愈多,反之愈少。
由于地球公转时,地轴和公转轨道面的交角始终不变,故地球在轨道上运行时在不同位置所受到的太阳照射的情况是不同的。在每年的6月22日前后,太阳光直射地球的北回归线,北半球地区的太阳高度角达最大值,为夏至日。随着地球在轨道上运行,太阳光的直射地带逐渐南移,到9月23日左右,太阳光直照赤道,此时,气温下降,天气转凉,这一日称为秋分。以此类推,12月22日前后为冬至日,第二年3月21日左右为春分日,一直到6月22日前后回归到夏至日。就这样地球不停地绕太阳公转,在地轴和公转轨道平面交角不变的条件下,致使北(南)半球所受太阳能的多少也周期性地变化着就形成了寒暑变迁的一年四季。
气团是指气象要素(主要指温度和湿度)水平分布比较均匀的大范围的空气团。在同一气团中,各地气象要素的垂直分布(或稳定度)几乎相同,天气现象也大致一样。气团的水平尺度可达几千公里,常占据整个大陆或海洋。垂直范围可达几公里到十几公里,常常从地面伸展到对流层顶。气团的分类方法较多,按热力分类可分为冷气团和暖气团。当气团向着比它暖的下垫面移动时称为冷气团,冷气团所经之处气温下降。反之亦然。影响我国的气团多为变性气团,冬半年通常受极地大陆气团影响,源地在西伯利亚和蒙古,我们称它为西伯利亚气团,所控制的地区天气干冷,当它与热带海洋气团相遇时,在交界处则能构成阴沉多雨的天气。夏半年,西伯利亚气团在我国长城以北和西北地区活动频繁,它与南方太平洋副热带高压区暖而湿的热带海洋气团交绥,是构成我国盛夏南北方区域性降水的主要原因。
锋是两个气团性质不同的气团之间的狭窄而又倾斜的过渡带。在这个过渡带内气象要素与天气变化极为剧烈。但这种过渡带的水平尺度与大范围气团尺度相比,可以把它看成一个面,叫锋面。锋的宽度在近地面层约为几十公里,在高空可达200-400公里,甚至更宽些。锋的长度可延伸数百公里至数千公里,锋的垂直伸展高度与气团相当。锋的两侧温度、风、湿度等气象要素具有明显差异。如气团内部100公里内温度差1℃左右,而在过渡带里可增大5倍或更多。锋的活动时间一般为5—7天左右。在我国北方活动的大多是冷锋天气,它的到来往往产生降水和降温。
有了以上气象知识,我们就可以圆满解释上面的几个疑问。
由于地球围着太阳不停地公转,且地轴和公转轨道面的交角始终不变。到了秋天,随着地球在轨道上运行,太阳光的直射地带逐渐南移,气温逐渐下降,夏日盘踞在大陆的太平洋副热带高压区的热带海洋气团势力逐渐萎缩,西伯利亚的冷气团实力逐渐加强,经过多个回合的拉锯战,冷气团最终击败暖气团,牢牢控制了我国的广大地区,此时该区出现热去寒来。在刚刚进入秋天时,暖气团不甘败北,与冷气团进行了殊死搏斗,每一轮冷气团进攻都留下了纷纷细雨。秋雨是产生在冷暖气团的锋面中,而锋面中气温变化异常剧烈,所以降雨过后人们感觉寒冷就是理所当然的事。随着时间的推移,变性的西伯利亚气团占据主要地位,热带海洋气团退居东南海域上,此时我国广大地区在单一的气团控制之下,出现全年最宜人的秋高气爽的天气。