刚过去的几场秋雨,让不少地方凉了下来。白天穿件外套刚好,到了夜里风一吹,冷得人直想缩回屋里。老话说“一场秋雨一场寒”,这句话到底有没有道理?
从气象学看,秋雨过后确实会降温,而且夜里比白天更冷。这种冷往往不是下雨那一刻最明显,雨停后的深夜才最容易让人感到寒意。这背后是一连串的气象学过程。
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秋雨过后,街道湿漉漉、落叶铺地,
正是“一场秋雨一场寒”的直观写照。
图片来源:科普中国
秋雨是冷空气南下的“路标”
秋分以后,太阳直射点向南移动,北半球地面得到的太阳热量逐渐减少。高纬度地区降温更快,西伯利亚和蒙古一带的冷空气开始堆积。冷空气密度大、气压高,达到一定强度后就会向南推进。与此同时,南方暖湿空气还有一定势力,它来自海洋,携带大量水汽。
冷空气南下时与暖湿空气相遇,像楔子一样插入暖湿空气下方,迫使暖湿空气抬升。空气上升过程中,因气压降低而绝热膨胀冷却,水汽达到饱和后凝结成云,云中的水滴不断增大,最终形成降雨。这种冷暖空气交汇形成的雨,在气象上叫锋面雨,也是我国秋季最主要的降雨类型。
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锋面雨形成示意图:暖湿空气沿锋面抬升凝结成雨。
图片来源:中国气象科普网
降雨过程结束后,冷空气的主体会接管当地。原来控制这里的暖湿空气被推走,取而代之的是干冷的气团,气温随之下降。
秋雨不是降温的原因,而是冷空气南下的结果。真正让天气变冷的,是雨后控制当地的冷气团。冷空气南下往往不是一次完成,它常分批推进,每次推进都对应一次降雨和一次降温。
为什么雨停后的深夜最冷
下雨的时候,通常并不觉得太冷。原因之一是高空有厚云层。云层中的水滴和冰晶能吸收地面发出的长波辐射,再把部分热量向下反射回地面,这在气象上叫大气逆辐射。有云层盖着,地面热量散不出去,相当于给大地盖了层被子。等雨停了,云散开了,这层被子被掀开,地面热量开始快速向外散失。
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大气凭借自身的温度向外辐射能量,为大气辐射。
大气辐射中大部分向下,归还给地面
(特别是大气中云层较厚或水汽含量较多时)
这部分反射即大气逆辐射。
图片来源:百度百科
与此同时,雨刚停的地面还是湿的。土壤和地表的水分蒸发需要吸收热量,这些热量全部来自地表和近地面空气。蒸发不是瞬间完成,雨后土壤湿润,蒸发会持续好几个小时甚至一整天。只要地面还有水,热量就持续被带走,近地面气温也就一直较低。
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地表能量平衡示意:净辐射扣除蒸发潜热
和土体热通量后,剩余部分以感热形式加热空气。
图片来源:岩土工程学报, 2021, 43(4): 743-750.
到了夜间,降温机制进一步叠加。白天地面能收到太阳短波辐射来补充热量,气温还能回升;入夜之后太阳辐射消失,地面只能靠长波辐射向外散热。秋分以后黑夜变长,夜间散热的时间比夏季更长,地面热量入不敷出的时间也就更长。
此时如果天空晴朗少云,地面长波辐射几乎不受阻挡地直入太空,散热效率最高。晴朗夜晚缺少云层补偿,地面损失的热量得不到回补,降温比多云夜晚剧烈得多。这也是为什么秋雨过后如果赶上一个大晴天的夜晚,第二天清晨往往冷得特别明显。
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晴朗无云夜与有云夜的辐射冷却对比:
无云时地表热量直接散向太空。
图片来源:中国台湾中央气象署(原中央气象局)
除此之外,往往还会再叠加冷平流的作用。所谓冷平流,就是冷空气还在持续地水平输送过来。它和辐射冷却方向不同:一个是水平补充冷空气,一个是垂直向太空散热。两种过程同时发生,降温自然成倍叠加。
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空气经常大规模地在水平方向上流动着,
当冷空气流经暖空气的区域时,
并使当地温度下降称为冷平流。
图片来源:百度百科
还有一个容易被忽略的细节:夜间地面冷却时,近地面空气受冷最快,密度变大贴在地面,上方空气降温反而慢一些,于是形成下冷上暖的逆温层。人站在地面上,正好处在最冷的那一层里,体感也就格外冷。
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一般情况下,大气温度随着高度增加而下降,
可是在某些天气条件下,地面上空的大气结构
会出现气温随高度增加而升高的反常现象,
气象学上称之为“逆温”。
图片来源:AI生成
最后,秋雨过后空气湿度偏高,人体散热效率比干燥天气下更高——同样的气温,湿度大的夜晚会感觉更冷。这也是为什么秋夜的冷不只是温度计上的数字,体感往往比实际气温更低。
把这几件事放在一起看:云层散开后散热加快、蒸发持续吸热、夜间长波辐射不受阻挡、冷平流补充冷空气、近地面形成逆温层、高湿度放大体感——雨停后的深夜才成为一天中最冷的时刻,就毫不奇怪了。
冷是一次次积累出来的
“一场秋雨一场寒”是经验总结,也有它的适用范围。如果降水是西南暖湿气流带来的,和冷空气南下形成的降雨不同,降温可能并不明显。这句老话更适用于仲秋以后、冷空气势力逐渐增强的时段。
秋分过后,太阳直射点继续南移,冷空气一次次从高纬南下,暖空气则节节败退、向南收缩。每一次冷空气南下,都会带来一场秋雨和一次降温;新的冷空气再下来,和日趋衰弱的暖湿空气交汇,又形成降雨,温度在原有基础上再降一截。
多次过程叠加,寒意一步步加深。等冷空气势力足够强、暖空气退得足够远,也就到了“十场秋雨要穿棉”的时候。
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秋分过后,太阳直射点持续南移。
图片来源:科普中国
对日常穿衣来说,真正需要警惕的不是下雨当天,而是雨停之后的那个夜晚和第二天清晨。白天有太阳晒,气温可能回升,但夜里辐射冷却加上冷平流,降温幅度常常超出预期。关注夜间最低气温,比只看白天气温更实用。
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秋雨过后,不能只看白天气温,
更要关注夜间最低气温。
图片来源:科普中国
"一场秋雨一场寒" 这句老话,准确地描述了高纬冷空气一次次南下、在秋季逐步取代暖空气的过程。雨只是这个过程的伴随现象,真正的降温来自冷气团控制、地表散热和夜间辐射冷却的叠加。理解了这些机制,就能更好安排穿衣和作息。
1.https://www.cma.gov.cn/kppd/kppdsytj/201709/t20170915_449387.html
2.http://kpzg.people.com.cn/n1/2016/1021/c404390-28795965.html
3.https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?ar_id=438733&business_type=100&classify=0
4.https://www.weather.com.cn/yunnan/tqyw/12/2243932.shtml
5.https://cge.nhri.cn/cn/article/doi/10.11779/CJGE202104017
作者:蝌蚪君
审核:刘颖 李培元 张超 杨柳
审核专家:杜传耀 高级工程师 北京市气象探测中心(北京市观象台)全国科普教育基地负责人
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