321期

【專題企畫】

天降甘霖

我是地球的詩……自陸地與深海升起,

上至蒼穹,凝為小滴,身形雖異,本質如一,

我墜落,洗去地表的旱塵乾土,

少了我,萬物僅是種子……

我來了,為原鄉賜予生機,大地潔美,日夜綿延。

          -美國詩人 華特惠特曼〈雨話〉

 

雨,是「水循環」的其中一環,從天空降落到地面,能蕩滌大地的塵垢,潤澤萬物,滋養所有生物繁衍不息,在農業灌溉、飲用水源、水力發電等各方面也有極大貢獻,對於地球環境和人類生活而言,皆為不可或缺的重要物質。

有感於雨的奧妙與偉大,美國最具代表性的詩人之一-華特惠特曼,特別以雨為題材,創作了〈雨話〉一詩,詩中的「我」為「雨」的自稱,前言所引的詩句即是「雨」的自我表達,藉由擬人化的手法來描寫雨,別出心裁,極具巧思;而美國自然文學作家-約翰布洛斯則如此寫道:「唯有雨露降落之地,才見盎然生機。」直接道出了雨的可貴之處。

 

排山倒海的地球初雨

根據科學的研究與推測,地球約誕生於四十五、六億年前,剛形成的前五億年非常熾熱,溫度高達攝氏八千度,由於天外飛來的大量隕石不斷地撞擊地表岩石,使得隕石、岩石所含的水分與其他氣體釋放出來,再加上火山活動極為頻繁,噴發出的氣體主要是水氣,因而逐漸形成由水氣、二氧化碳、氮等組成的大氣層。


水氣在大氣層中持續累積,而水氣的蒸發則加速了地球的冷卻,等到約四十二億年前,空氣變得夠冷了,水氣才得以凝結成雲,接著以雨的形態落回地表-這是地球上的第一場雨,亦為亙古以來雨量最大、時間最久的滂沱暴雨,挾著驚天動地、排山倒海之勢,連續下了成千上萬年,才逐漸停止。


這場初雨,讓地球真正冷卻下來,也淹滿地盆,形成了海洋,約七億年後,地球上最初的生物出現在深海裡。無論是雨還是海,皆為水的不同形態;奇妙的水,正是孕育一切生命的泉源!


億萬年來,時至今日,水仍一直在天空聚集,隨風移動,落回地面,接著又回到天空,形成年復一年、日復一日的水循環,一次又一次地滋潤大地,也補足所有動植物生存所需的水分,喚醒無窮生機。

 

水循環
「水循環」主要分為以下四個階段:

一、儲存:水儲存於地表(海洋與陸地),例如液體狀態的海水、河水、湖水、植物中的水分等,固體狀態的冰、雪等,以及氣體狀態的水氣。

二、蒸發:地表的水受到太陽的熱能,蒸發為水氣,散逸到大氣或天空中。

三、降水:天空中的水氣,凝結成雲、霧,透過降水(降雨、降雪)的方式,回到地表。

四、沖刷:降水形成河流,沖刷地表,並且再度儲存於地表,或滲進土壤成為地下水,最後匯入海洋。

如此周而復始,循環不已。

 

氣團-影響降雨的關鍵

從地面往上,地球大氣層分為對流層、平流層、中氣層、增溫層、外氣層等,各層的厚度及分界,常因時因地而有極大差異;其中的對流層,平均厚度約十二公里,空氣較不穩定,上下對流旺盛,大氣中的水氣幾乎全部儲存於此層,常見的天氣現象,諸如氣團、鋒面、雲與雨等,也都發生在對流層中,尤其是氣團的形成與移動,對於世界各地天氣的「晴、雨、冷、暖」有著極大的影響。

什麼是氣團呢?簡單來說,地球上有些特定的廣大空間,例如冰雪覆蓋的極地、高溫潮溼的熱帶海洋、乾熱寬廣的沙漠等,稱為「氣團源地」,能夠產生物理性質(如溫度、溼度、氣壓及風速等)水平分布均勻的大範圍空氣團,稱為「氣團」,直徑往往超過一千六百公里,垂直厚度約三至六公里,當它們移動時,經過的地區會因此發生天氣變化。

依生成緯度高低及發源地,氣團分為「北極氣團」、「極地海洋氣團」、「極地大陸氣團」、「熱帶海洋氣團」與「赤道氣團」六種;當氣團溫度比它經過的地區高時,稱為「暖氣團」,反之,氣團溫度比它經過的地區低,則稱為「冷氣團」。

影響臺灣天氣的氣團,主要有以下兩個:一是冬季期間,源自西伯利亞及蒙古地區的「極地大陸冷氣團」,較為寒冷、乾燥,將一波波乾冷空氣帶往臺灣,此時臺灣盛行東北風;二是夏季期間,源自太平洋的「熱帶海洋暖氣團」,較為溫暖、潮溼,伴隨豐沛水氣,此時臺灣盛行西南風。

鋒面過境 雨神降臨

當冷氣團遇到暖氣團,兩者之間會產生帶狀的界面,稱為「鋒面」。鋒面帶,短的數百公里,長則幾千公里,由下而上逐漸隨高度變寬,呈現傾斜狀態,冷空氣位在下方,暖空氣位於上方,根據冷、暖空氣移動的情形不同,又分為「冷鋒」、「暖鋒」、「滯留鋒」等,在臺灣較常見的是冷鋒和滯留鋒。
 

冷鋒

當冷空氣的勢力強過暖空氣,冷空氣將暖空氣向上抬升,取代暖空氣原本的位置,鋒面朝暖空氣的方向移動,稱為「冷鋒」。若冷鋒緩慢移動,暖空氣上升的速度較慢,會出現層狀雲,雨勢緩和;若冷鋒移動速度快,暖空氣猛烈地快速上升,則會造成積雨雲,此時容易下起大雨或雷陣雨。


臺灣的冬季,常有冷鋒過境,形成降雨;而跟在冷鋒後面的極地大陸冷氣團,則使天氣轉為乾冷。在天氣預報上,以藍色線條表示冷鋒,且線條上有整齊排列的三角形,三角形尖端所指的方向,即為冷鋒的移動方向。


暖鋒

當暖空氣的勢力強過冷空氣,暖空氣將冷空氣向後推,鋒面朝冷空氣的方向移動,稱為「暖鋒」,容易凝結成範圍廣闊的層狀雲,甚至可能連綿數百公里,形成持續不斷的雨勢。


滯留鋒

當冷、暖空氣勢均力敵,鋒面便會徘徊、停留於原地,造成冷鋒與暖鋒的氣候形態同時出現的雲雨天氣。就臺灣而言,每年五、六月的梅雨鋒面,即是一種滯留鋒面。

千變萬化的雲與雨

水氣聚集在天空,會先凝結成雲,再形成降雨。天空就像是一位魔術師,總能變出各式各樣的雲朵;而形狀相異的雲,不僅使天空更加美麗,還能作為天氣變化的徵兆,並且造就不同的降雨形態。


雲的隊伍

大致而言,雲有三種基本形狀:

  • 羽毛般一絲一絲的卷狀雲,如「卷雲」等。
     
  • 看起來像一團團棉花的積狀雲,如「積雲」、「層積雲」、「高積雲」、「卷積雲」等。另有從積雲發展出來或伴隨冷鋒產生的「積雨雲」。
     
  • 一片一片堆疊,往水平方向大範圍展開的層狀雲,如「層雲」、「雨層雲」、「高層雲」、「卷層雲」等。


而根據雲所在的高度,則可將雲分為高雲族(六千公尺以上)、中雲族(二千至六千公尺)、低雲族(二千公尺以下)與直展雲(垂直發展,不限高度)。


晴天的積雲與卷雲

位於低空、白色圓頂平底的「積雲」、「層積雲」,約三公里上空的「高積雲」,約六公里高空的「卷積雲」,以及羽毛狀的「卷雲」……當它們出現時,通常意味著空氣非常平穩,雲淡風輕,天氣晴朗,適合出遊踏青。


夏季午後的雨雲-積雨雲

在臺灣的夏季,尤其是潮溼悶熱的下午,天空常出現高聳灰暗、猶如城堡的巨大雲塊,這就是「積雨雲」,雲層內有旺盛的上升氣流,氣流上升速度每分鐘最高可達六百公尺,不到十分鐘,就可使雲柱伸展至六千公尺的高空,然後不時可以看到閃電與聽到轟隆隆的雷聲,接著就下起陣陣的滂沱大雨,雨勢往往忽強忽弱,讓人措手不及。


冬季的雨雲-層狀雲

臺灣冬天的陰雨天氣,通常和鋒面或低氣壓相關,那時天上的雲,多半屬於層狀雲。 最高的「卷層雲」出現在約六公里的高空,為冰晶所組成,呈現晶瑩的白色,且有如魚鱗般散布,當光線穿過雲層時,在太陽及月亮周圍,常出現彩色光環,稱為「暈」。俗諺云:「日暈風,月暈雨。」這表示已有鋒面或低氣壓自遠方接近,是即將變天的前兆。


當低氣壓逐漸接近,在上空約三公里處有機會看到「高層雲」。這種雲由冰晶與水滴混合組成,雲層較厚,水平伸展可至數百里,足以遮蔽日光。


再往下一點,在兩公里至八百公尺左右的空中若出現「雨層雲」或「層雲」,就表示低氣壓已出現在附近,天色常呈暗黑色,雲幕低垂,有連續性降雨的現象,出門一定要記得攜帶雨具!


臺灣每年在二至四月有春雨,五至六月有梅雨,七至九月可能有颱風,都會帶來降雨,祈願在神明的護佑下,年年都能風調雨順,國泰民安。