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大雨點的學問

2016/8/12 — 10:40

8月11日上午下雨時,望出窗外,快速下降的雨點畫出無數幼細的線條,細心觀察,這個背景裏夾雜着疏落但顯然粗得多的線條,對比十分強烈,於是立即拿出相機拍了幾張相片,附圖是其中之一。

拍攝時用了閃光燈模式,照片內見得到的雨點應該都離我不遠,幾粒特別大的雨點非常搶眼(個別光亮大點的白色背景內有一個暗色點,應該是閃光燈的強光在雨點裏多重反射後再逸出而構成的),仔細地看,還有很多較小的雨點,而且直徑愈短則雨點數目愈多,可惜畫面背景略為斑駁,不容易做統計。

在英國唸氣象時,我要研習雨點的大小分佈,隨身帶着染了色的濾紙,一碰到下雨就即時拿出來,短暫暴露在雨水之中,晚上睡覺,聽到雨聲也立即起床把濾紙伸出窗外採集樣本,待得濾紙風乾後,拿回實驗室慢慢點算,然後製作頻數圖表展示結果,想不到四十多年後的今天,有機會重溫舊業緬懷一番,只是工具換了相機,研究變了娛樂。
華東、華南地區夏天雨季裏的雨點大小分佈,一向沒有太多觀察研究,剛好今年南京大學和奧克拉荷馬大學的學者合作發表了文章,給出夏天梅雨雨季期間雨點大小的分佈圖(註1),概括地說,大雨點的數目遠遠少於小雨點,以「總體」情況的曲線看(黑色線),直徑0.1mm雨點的頻數是104單位(沒有讀理科的讀者可以不理),直徑6mm雨點的頻數是10-3單位,粗略地說,有一千萬粒0.1mm雨點才有一粒6mm雨點,這個巨大比例解釋了為甚麼今早見到大雨點我會興奮起來。

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梅雨天氣的雨點大小分佈統計圖 (底圖鳴謝:Long Wen et al. 註1)

梅雨天氣的雨點大小分佈統計圖 (底圖鳴謝:Long Wen et al. 註1)

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我們可以深入一些看圖表,如果雲層較薄,下的雨基本上都是小雨點,直徑全在3mm以下,如果雨來自較厚的層雲,雨點可以大一些,但是直徑超過4.5mm也就沒有了,只有在降雨率比較大的對流天氣裏,才有可能出現特大雨點,直徑超過5mm甚或6mm,即是俗語所說「豆般大的雨」,今天見到的大雨點屬於這個性質。
當年到英國的帝國學院學習氣象,頭兩個星期上課時我比較熱心提問,老師不知道是欣賞我,還是想挫我的銳氣,給了我一道思考問題:「為甚麼天上跌下來的雨點似乎大極有限,而且直徑少有超過5mm?」剛入氣象之門的我甚麼都未學,怎會懂得答案?但是為了香港人的面子,我絞盡腦汁,一星期之內給了老師認為可接受的答案,總算沒有辜負之前所受的教育。

究竟答案是甚麼?賣個關子,大家自己研究吧。

註1     Long Wen et al.: Statistical Characteristics of Raindrop Size Distributions Observed in East China during the Asian Summer Monsoon Season using 2D-Video Disdrometer and Micro-rain Radar Data.  Journal of Geophysical Research - Atmospheres, February 2016.  (DOI: 10.1002/2015JD024160)

連結:草雲居

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