[圖文]揭開香山玉皇頂「暴雨」之謎
夏季的香山,不下雨則已,要下就是100毫米以上的大暴雨。更令人叫絕的是,這裡的暴雨中心區往往在碧雲寺東北側玉皇頂一帶。這是為什麼?
香山,秋季紅葉最為聞名。
山間,文物古跡眾多,亭台樓閣似星辰遍佈山林之間。
就在這片世界知名的風景區,還掩藏著一個不為人所知的氣象秘密:這裡是京城近年來大暴雨最多的地方,往往不下則已,一下就是100毫米以上的大暴雨。
今年7月29日晚,京城雷聲隆隆,但大部分是「雷聲大,雨點小」,城區平均為3毫米。這時,香山降雨卻高達105.6毫米(根據氣象學定義,24小時降雨超過50毫米為暴雨,超過100毫米為大暴雨)。
近幾年來,香山屢現大暴雨。2006年7月9日晚,香山短短幾個小時降雨量就高達181毫米,出現了大暴雨並引發了山洪。暴雨過後,連山腳的五環路香泉環島都留下大水浸泡的痕跡。這引起了氣象專家的密切關注。
實地勘測:暴雨圍著玉皇頂轉
「連續幾年觀測到香山暴雨,我們起初懷疑是氣象站的儀器出了問題,記錄的信息有誤,」市氣象台高級工程師、氣象專家張明英受命帶隊調查這一特殊的氣象事件。
在香山,有氣象部門的一個氣象觀測站,還有一個上世紀六十年代就建立的炮點,每到夏季,就發射炮彈來防雹減災。科研人員瞭解到,這裡的氣象觀測與城區自動氣象站不同,採用的是人工觀測,因而不存在儀器引發的觀測失誤。
在走訪香山附近居民的過程中,專家還獲知了這樣一個信息:居民知道香山暴雨,也是從第二天的報紙上獲得的消息,很多人並沒有大暴雨的真實感受。這從一個側面印證了科研人員的一個數據,就在香山大暴雨的當晚,同屬一條山脈的八大處降雨量只有20多毫米,海澱的青龍橋也只有20多毫米,僅僅相當於一場大雨,這和香山大暴雨差著兩個數量級!
這表明氣象站記錄的是這個站點附近一個特殊小氣候。
這裡離碧雲寺東北側約一公里,被稱作玉皇頂,一面的山坡又被稱為萬花山。每至春日,山中的萬株杏樹爭相開放,其景「上下皆白,漫天雪飛」,故得名萬花山,與「秋日香山黃櫨血染」齊名。這裡,還是梅蘭芳、馬連良等諸多京劇藝術家的墓地。
可以確定的是,所謂「香山年年暴雨」是指玉皇頂這個地區的小氣候。香山這麼大,暴雨為什麼偏偏年年光顧這個地方?
揭開謎團:馬蹄形地形引發小氣候
小氣候必然是特殊地形的產物。
橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同。登上玉皇頂:西邊和北邊是起伏的西山餘脈,如一道天然屏障擋住北來寒風;東邊是懸崖巨澗;西南方向緊連香山鬼見愁;而東南方則平坦開闊,一眼望城區高樓林立。
「北京是山地與平原的過渡地帶,東北、北、西三面群山聳立,東南部是平緩地向渤海傾斜的平原,形成一個背山面海的特殊地形,俗稱『北京灣』」,張明英說,夏季的北京盛行偏南風,這時「北京灣」的開口正對盛行風的來向,由於地形對氣流的抬升,往往山前迎風坡地帶就成了多雨的地帶,香山就是一個山前多雨地帶。
具體到玉皇頂,就更特殊了。這裡是一個馬蹄形的山口,天然形成一個開口朝著東南方向的窪地。當氣流從山口進去,正好形成爬坡氣流,爬坡有一個能量轉換過程。風力太小,底層空氣上不去,風力太大,又會越過山頂。而一旦風向和風速吻合,就會形成大的降水。
在市氣象局,張明英拿出7月29日每小時降雨分佈圖,為我們還原了這次香山的大暴雨:當天,北京盛行偏南風,空氣濕度很大,城區極其悶熱,但沒有降雨的跡象。22時前後,東北風起,對流雲團迅速向西移動。22時20分左右,抵達香山地區。此後一個小時內,對流雲團一直盤踞在香山的上空,範圍並沒有擴張,但強度仍然在增強。以玉皇頂為核心的香山地區暴雨如注。23時40分左右,對流雲團已經成功翻山,到達門頭溝東北部,而香山的對流開始減弱。
短短的一個多小時裡,香山的雨量已經超過100毫米。
刨根問底:北京還有多少玉皇頂?
和香山類似的是,最近幾年來,和平西橋也屢屢因暴雨見諸媒體。2007年這裡兩次出現局地大暴雨,其中8月1日降雨141毫米,造成積水深達2米。
這些地方,是不是也有小氣候在作祟呢?
早在戰國時期,荀子就說「積土成山,風雨生焉」。可見,人們很早就認識到地形在當地天氣變化過程中的作用。北京西部、北部是高低不一的山區,地形的存在,改變了大氣的運行軌跡、改變了周圍大氣的風、溫、濕的分佈,因而也就出現了許多獨特小氣候。
在《北京氣候志》上,記載著幾個有特殊雨情的地方,如平谷東南山,這裡年降水量達到1600多毫米,是全市降雨量最大的地方,而2008年全市平均降雨量為688毫米。
地形也造就了北京的三大多雨區:以平谷四座樓為中心的平谷、密雲東部山區,平谷南山和四座樓的迎風坡很多地區降水量達到900毫米以上;以懷柔的八道河、密雲的雲蒙山、石城為中心,降水多在800毫米左右;門頭溝東側、海澱西山、房山西南部、拒馬河西側。
專家一語點破,這些地方都具有和香山玉皇頂一樣的特殊地形,造成夏季的局地暴雨。
而城區的局地暴雨,則要複雜得多。因為局地暴雨還有一種情形是,積雨雲的作用。積雨雲是垂直發展的雲團,範圍很小,可小到只有幾公里,高度卻可達到上萬米,有些時候雲團與地面很近,以至於出現「白晝如夜」的現象。
專家表示,應當說,大多數的局地暴雨主因還是積雨雲的作用,這種中小尺度降水過程比例高達60%以上。但氣候變暖、城市熱島的存在讓探究這一問題變得更加複雜。
城市存在的熱島效應導致城市陣雨、暴雨和總降水量比郊區要多,被稱之為雨島效應。京城雨島效應日益明顯,自上世紀90年代以來,城區年平均降水量比郊區多60毫米,相當於每年多了一場暴雨雨量。
北京市氣候中心一份40年來的氣候統計數據:城區年降水量大於600毫米,遠郊平原區僅550毫米~60毫米(山前迎風坡除外)。在暴雨日數分佈上,朝陽區的酒仙橋一帶年暴雨日數為2.4天,遠郊平原區為1.6天~2.0天。城近郊區一日最大降水量達到400毫米以上,而遠郊平原區僅300毫米左右。暴雨平均強度,城區達88毫米/日,平原郊區僅80毫米/日~84毫米/日。
張明英表示,城市因有高高低低的建築物,其粗糙度比郊區大,它不僅能引起機械湍流,而且還能對移動緩慢的降水系統有阻礙作用,使其移動速度減緩、增加滯留時間。和平西橋等地夏季暴雨的出現,有沒有可能是城區出現的類似於香山玉皇頂的小氣候現象,現在還需要更多的觀測資料。