审核专家:叶海英 中国气象局气象宣传与科普中心(中国气象报社)新媒体中心副主任

最近,北京连下几场雨,结束了前一段时间的高温天气,也一扫以往闷热的感觉,让人顿感秋高气爽。那么问题来了,在秋天,下雨和降温为何联系得如此紧密?

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谚语有云:“一场秋雨一场寒”,这是古人通过长年累月的观察得出的宝贵经验。这句话的意思是,进入秋天后气温会逐渐降低,一场秋雨冷过一场。通常在后面还有一句话是“十场秋雨穿上棉”,几场秋雨过后就可以穿冬装了。那这种说法背后的科学依据是什么呢?

01太阳辐射的减弱

夏至以后,太阳直射点逐渐向南回归线南移,太阳向北半球射出的光线不断倾斜。此时,太阳辐射强度减弱,白昼时数减少。这不仅会使地面获得的热量越来越少,而且也使地面自身辐射冷却加剧,逐步向热量入不敷出的状态推进。

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图为太阳直射点的移动规律

而且纬度越高的地区,热量入不敷出的情况越明显。这样,在高纬度地区冷空气堆积得越厚,爆发南下的频次就越多,冷气团向南位移便成为必然。这是造成一场秋雨一场寒的最根本的原因。

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图为地球公转示意图

02冷空气南下引起降雨

较冷空气向较暖空气方向输送,即空气从冷的地区刮到暖的地区,称为冷平流(cold advection),常引起较暖地区的温度下降,是天气剧变的因素之一。

进入秋季后,一股冷空气从西伯利亚和蒙古国南下,遇到了南方的暖湿空气。冷暖气团交界面发生对抗、交绥,就形成了降雨。在白天,云层遮蔽阳光,并从高空降下“冷雨”,于是引起较为剧烈的降温现象。

03辐射冷却的加剧

当白天形成降雨、引起降温后,到了夜间,随着云的散去,降温的过程仍在持续。

云层在影响温度方面的作用如同我们用来保暖的被子。云层一方面能吸收地面向外的长波辐射,另一方面将来自地面自身的辐射返还给地面,向地面发射长波辐射-大气逆辐射。

冷空气的到来会使得区域内空气变得干冷,气层较稳定。当相关地域被来自北方的冷气团控制后,夜间天气转晴,地面便失去了云层的覆盖。这导致地面辐射散热不会受到阻挡,当然,也不再有云层向地面的逆辐射。

太阳直射点南移使得地面获得的热量逐渐减少,再加上地面自身辐射冷却的原因,地面上的温度会越来越低。发生在夜间的这一悄无声息的降温过程,往往使气温达到同期极端最低值。

由此看来,下雨导致的降温只是一种表象。冷平流加上地面的强烈辐射冷却,才是使人们感受到近地层空气一场秋雨一场寒的主要原因。

04冷空气的频频南下

暖空气和冷空气交战之后,往往会败下阵来,向南方缓缓退去。而后,当地被冷气团控制,天气放晴,气温下降。数日之后当西伯利亚或蒙古地区又有新的冷空气南下,与日趋衰败的暖湿空气再次在当地上空交汇时,又会形成新的降雨、降温天气。

冷空气活动具有一定的规律性,一般来说,平均5~7天左右南下一次,10次秋雨差不多要2个多月时间,十场秋雨之后自然要穿棉了。

那么,夏天下了那么多场雨,为什么不会致寒?

夏季暖湿空气充沛,只要有微弱的冷空气就能形成降水,甚至大多数时候的降雨并不需要冷空气的参与。夏季的高温和强烈的太阳辐射促进了水汽的蒸发和大气对流,加上季风和热带气旋的影响,使得夏季降雨较多。因此,如果不是冷空气南下引起的降水,就不一定使气温降低了。

此后一段时间,天气会慢慢变凉,小伙伴们要随时添加衣物,小心着凉哦!