师:同学们好,这节课由我带领大家一起学习降水的变化与差异第一课时。本节课内容主要有三个部分:降水的概念、降水的测量、降水的季节变化。同学们,图片中呈现的这些场景你们都经历过吗?第一张图片是下雨,第二张图片是下雪,想必同学们都经历过。第三张是下冰雹,很多同学没有经历过。其实,这些情景有一个统称,叫做降水。那什么是降水呢?同学们可以根据这三幅图片给降水下个定义吗?降水是从大气降落到地面的雨、雪、冰雹等的统称。我们分别从“降”和“水”两个字来说明降水的定义。“降”意味着从天而降,从大气上空降落下来的水有固、汽、液三态。大气中原来的气态水转变成液态水或者固态水降落到地面。
雨属于液态的降水,雪和冰雹属于固态的降水。那同学们来思考一下,雾、霜、露水这些属不属于降水呢?我们一起来分析下,当气温下降时,空气中所含的水蒸气凝结成小水滴,漂浮在地面上形成了雾。因此,雾属于液态的水,但不是从天而降,不符合降水的定义。接近地面的水蒸气遇冷在地面或物体上凝结成的白色细微颗粒就是霜。霜属于固态的水,但也没有从天而降。露指的是空气中的水汽凝结在地物上的液态水。顾名思义,露属于液态水,但同样没有从天而降。这样分析来看,露、霜、雾都不是降水。
那同学们,我们的家乡安徽最主要的降水形式是什么呢?
生:有的同学说是降雨。
师:是的,降雨是降水的最主要形式。从时间上来看,降雨发生的频率最高;从空间上来看,降雨发生的范围最广。那同学们,降雨是怎样形成的呢?我们来看一下图片。地球上的水受到太阳光的照射,变成水蒸气上升到空中,接着水蒸气在高空遇冷凝聚成小水滴。第三步,小水滴又小又轻,被空气中的上升气流托在空中,聚成了云。雨滴不断增大,云层也增厚。当雨滴越长越大,最后大到空气再也托不住它时,便从云中降落到地面,成为我们常见的雨。生活中我们也能感受到降水强度的不同,下面我们来看一组图片。
同学们来看这张照片,雨滴下降清晰可辨,地面全湿,但无积水或积水形成很慢。大家根据生活经验来判断一下,这种情况属于什么类型的雨?
生:(同学们根据生活经验判断)这种情况属于小雨。
师:我们再来看第二张图片,雨滴下降连续呈现,雨滴四溅,可闻雨声,地面积水形成很快,这种情况属于什么雨呢?
生:中雨。
师:对,第三张照片,雨滴下降模糊成片,四溅很高,雨声激烈,地面积水形成很快。相对于中雨来说,这种情况属于大雨。同学们再来看第四张图片,雨如倾盆,雨声猛烈,开窗说话时雨声受干扰,听不清楚,积水形成特别快,下水道往往来不及排泄,常有外溢现象。这种情况夏季我们经常遇到,是什么雨呢?
生:暴雨。
师:对,这些都是生活感知。气象部门根据单位时间内降水量的多少划分降水的强度,划分为小雨、中雨、大雨、暴雨等不同的等级。单位时间按照24小时来统计,当24小时内降水量不足10毫米时,我们称为小雨。当降水量大于等于10毫米且小于25毫米,划分为中雨。当降水量大于等于25毫米且小于50毫米时为大雨。降水量大于等于50毫米且小于100毫米时划分为暴雨。大于等于100毫米且小于250毫米的称为大暴雨,250毫米及其以上的称为特大暴雨。
2021年夏季,河南遭遇了千年一遇的特大暴雨,安徽淮南的部分地区也遭遇了大暴雨。暴雨期间尽量不要外出,通过电视、手机等及时关注天气预报,了解暴雨的最新消息。在家中应提前收回晾晒的物品,检查电路、炉火等设备。当积水进入室内时,同学们要及时切断电源,防止积水带电伤人。如果是驾车遇到积水路面过深时,尽量绕行。如果汽车在积水低洼处熄火,应下车到高处等待救援。山区的居民要注意防范山洪。当上游的来水突然浑浊,水位上涨较快时,需转移到安全区域。暴雨预警信号分为4个等级,一般、较重、严重、特别严重,分别用蓝色、黄色、橙色、红色中英文图标标识。同学们回忆一下之前学习的天气符号,小雨、中雨、大雨、暴雨的天气符号还记得吗?我们来看一下,雨滴的数量是不一样的。那根据降水量来划分降水的等级,降水量是如何测量的呢?测量降水量的仪器是雨量器和量杯,统计单位是毫米。基本仪器是雨量器。雨量器的外部是不透水的铁桶,里面有盛水器、漏斗、储水桶、储水瓶。降水时,雨水通过漏斗流入储水瓶。测量降水量时,我们要将储水瓶取出,将储水瓶中收集到的雨水倒入量杯中。从量杯上读出的刻度数就是该时段的降水量了。如果遇到降雪,要把漏斗和储水瓶取走,用盛雪口和储水桶来容纳降雪。当要读出降水量时,我们要把储水桶取出,带到室内,待积雪全部融化以后,倒入量杯里,再读出数字,就可以得知降水量的多少。现代雨量器可以自动测量,使用更加方便,并且更加精确。下面请同学们观看一个视频,了解一下气象雷达是怎样测量降水量的呢。
(视频播放完)
师:如果你经常收看天气预报,一定会注意到降水量的预报,比如某某地区未来24小时内降水量将达到100毫米。降水预报的准确性可以说至关重要,它关乎到人们的交通出行、安全生产、生态环境乃至生命财产的损失。那么,气象站又是如何测定降水量的呢?测雨雷达是常规气象雷达的一种。它们可以向天空中发射出电磁波,这种电磁波波长通常为2.4 - 15厘米。它们在遇到积雨云、雨滴、冰晶、雪花等会发生散射,返回的电磁波又会被雷达所接收,显示在屏幕上。气象员可以根据回波图得知云层中水分的浓度分布规律和移动路径。
为了减少随机误差的影响,气象站会收集多个不同区域、不同时间、不同降水类型的雨滴谱,然后根据一系列的公式得出最后的估算降水量。不过由于雷达参数的标定误差、拼接不同的雷达波图造成的误差、受地形选址和建筑物的影响导致回波强度的测量误差等一系列因素,都会影响测量精度。而时间跨度的增大导致不确定因素的增加,也会导致中长期天气预报准确率的降低。这些因素难以克服,导致估算降水量与地面实测值会有不小的误差。
不过,随着研究人员对雷达反射率、因子扩线修正、地物回波识别、预处理等多种测量方法的不断改进,使得降水量的最终修正值误差在40%以下,基本满足了测量需求。常规的测雨雷达可以探测台风、暴雨、冰雹等天气,并能监测天气变化,满足了日常大部分的测量需求。而新一代的多普勒天气雷达还能利用多普勒效应测量降水粒子的径向运动速度、风场结构、垂直气流等。此外,它同时拥有自动识别灾害性天气、大面积估测降水量、实时监测天气变化等多种功能,并且极高的探测灵敏度也使得它的预报准确率有了进一步的提高。
