雨滴

液体

雨滴，读音为yǔdī，通常指半径大于100μm的水滴。标准云滴半径为10μm，标准雨滴半径为1000μm，从体积来说，半径1mm的雨滴约相当于100万个半径为10μm的云滴。水成云内如果具备了云滴增大为雨滴的条件，并使雨滴具有一定的下降速度，这时降落下来的就是雨或毛毛雨。

汉语解释

读音：yǔdī

(1)[rain]∶以滴的形式下落的水,特别是指从云中下落的

(2)[raindrop]∶雨点

雨滴是一种自然降水现象。大气层中的水蒸气凝结成小水珠，大量的小水珠形成了云。当云中的水珠达到一定质量以后就会下落至地表，这就是降雨。雨是地球水循环不可缺少的一部分，是大部分生态系统的水分来源，是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的唯一方法。雨滴也有可能在还未到达地面时就完全蒸发，有些形况就是在当雨通过森林的林木时，雨常会被森林截流，而直接蒸发入大气中，这种情形可以减少雨对于地表的侵蚀。在有些地表炎热的地区（如沙漠地区）水分直接蒸发尤为常见。这样的降雨被称为幡状云。

形成过程

由小水滴（小冰滴）构成的云称为水成云（冰成云）。当云为水成云或冰成云时，云能否降水，取决于能否在较短时间内形成大量足够大的雨滴（一个雨滴约合一百万个云中水滴）。云中水滴形成雨滴的途径有两种。或者云中水滴自己不断凝结变大，或者云与云之间互相碰撞使得云中水滴相互结合，质量变大。当水滴的质量大到上升气流无法将其“托住”时，水滴下降，便形成了雨。实际上，水滴仅仅靠自我凝结是很难变成足够下降的雨滴的，主要的增长手段是通过水滴之间的相互结合。

在降雨过程中，大雨滴的速度比小雨滴的速度要快，因此可以赶上小雨滴并“吞并”它们，增大体积。当水滴不断增大，在空气中下降时就不再保持球形。开始下降时，雨滴底部平整，上部因表面张力而保持原来的球形。当水滴继续增大，在空气中下降时，除受表面张力外，还要受到周围的空气作用在水滴上的压力以及因重力引起的水滴内部的静压力差，二者均随水滴的增长及下降而不断增大。在三种力的作用下，水滴变形越来越剧烈，底部向内凹陷，形成一个空腔。空腔越变越大，越变越深，上部越变越薄，最后破碎成许多大小不同的水滴。破裂的水滴又会被其它的大雨滴吞并形成新的大水滴。此外，雨滴所带有的正负电荷也是雨滴之间冲撞结合的原因之一。

水滴在下降过程中保持不破碎的最大尺度称为临界尺度，常用等体积球体的半径来表示，称为临界半径或破碎半径。在不同的气流条件下，临界半径是不同的。如在均匀气流条件下，临界半径为450至500μm，而在有扰动的瞬时气流条件下，临界半径约为300μm。。在自然界中观测到的临界半径为300至350μm，是因为大气具有湍流的缘故。

雨在下落时可能做数次垂直运动，这是由上升气流的强与弱有关的。如果云层含水量少，那么就无法形成雨，而是阴云；如果云层含量大，上升气流强，导致水滴在下降过程中凝结，而凝结成的冰又被上升气流托住而上升，如此反复则形成雹。

大小不同

留心观察的人会发现，落到地上的雨点大大小小体积不同。这个问题困惑了科学家很久，以前他们都认为这是雨水在云中形成时的各种复杂反应造成的，通过高速摄影发现，其实答案很简单。

雨是云里的水蒸气附着在灰尘等各种小颗粒中慢慢聚集形成的，因为在云层中这些小水珠互相离的很近，所以它们很容易碰到一起越长越大，云中的各种气流也会促进这个过程。但是，当这个圆形的水珠下落后，情况就变了，首先它会变成一个煎蛋一样的扁盘子，然后越来越薄，越来越宽，慢慢由于空气的作用变形成倒着的塑料袋一样的东东，终于最后“塑料袋”破碎了，变成许多小颗粒，这些大大小小的水滴才是落到地面上的雨。

相关降水

从云中降到地面上的液态或固态水，称为降水。降水虽然主要来自云中，但有云不一定都有降水。这是因为云滴的体积很小（通常把半径小于100μm的水滴称为云滴，半径大于100μm的水滴称雨滴。标准云滴半径为10μm，标准雨滴半径为1000μm，从体积来说，半径1mm的雨滴约相当于100万个半径为10μm的云滴），不能克服空气阻力和上升气流的顶托。只有当云滴增长到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并且在降落至地面的过程中不致被蒸发掉时，降水才形成。

雨：自云体中降落至地面的液体水滴。

雨的形成由液态水滴（包括过冷却水滴）所组成的云体称为水成云。水成云内如果具备了云滴增大为雨滴的条件，并使雨滴具有一定的下降速度，这时降落下来的就是雨或毛毛雨。由冰晶组成的云体称为冰成云，而由水滴（主要是过冷却水滴）和冰晶共同组成的云称为混合云。从冰成云或混合云中降下的冰晶或雪花，下落到0℃以上的气层内，融化以后也成为雨滴下落到地面，形成降雨。

在雨的形成过程中，大水滴起着重要的作用。当水滴半径增大到2—3mm时，水分子间的引力难以维持这样大的水滴，在降落途中，就很容易受气流的冲击而分裂，通过“连锁反应”，使大水滴下降，小水滴继续存在，形成新的大水滴。这是上升气流较强的水成云和混合云中形成雨的重要原因。

雨滴谱与雨滴

雨滴谱是指单位体积中雨滴大小的分布。

降水是云中微物理过程，云动力学过程以及诸因素综合作用的结果雨滴是云中宏观微观过程矛盾的最终产物，雨滴大小分布必然反映了降水过程。雨滴谱又称雨滴尺度分布，是指单位体积内各种大小雨滴的数量随其直径的分布粒子在云中形成雨滴并下降到地面，经过了凝结合并，碰撞破碎，上升气流及蒸发等作用的影响，雨滴谱则是上述作用结果的表现，雨滴谱的谱型和有关特征量可以反映降水的微物理特征研究降水粒子特性，有助于解释云内成雨机制，对于评估人工增雨云水条件与效果检验，提高雷达测量降水精度，研究雨滴的微波辐射与衰减过程，以及地表过程中水土保持等有着重要的意义。雨滴谱研究在近30年得到迅速发展，雨滴谱观测结果广泛应用于气象和水文等领域。其中，雨滴谱仪为雨滴谱研究提供了基础观测数据使用雨滴谱仪进行降雨观测，进而分析降雨特征，在区域性降雨监测中发挥出重要作用。

测量技术

传统雨滴谱测量是通过人工采集大量的雨滴特性参数数据，根据雨滴直径的大小进行统计分类由于其过程繁琐精确度不高，传统的雨滴谱测量方法已逐渐被新的技术所取代随着光电技术的发展，人们设计出多种雨滴谱仪，实现了雨滴谱测量的自动化而天气雷达的观测资料中包含雨滴谱信息，进一步实现对雨滴谱资料的大范围获取。

1雨滴谱测量的传统方法

早期测量雨滴谱的技术方法包括动力学法，滤纸色斑法，面粉团法，快速摄影法和浸润法。

动力学法

使用压强变换器和电压传感器，根据测量雨滴的下落动能变化来获得雨滴尺寸的大小仅适合于谱带均一的降水，由于该种方法误差太大，通常很少采用。

滤纸色斑法

是根据雨滴落在一定面积的滤纸上的斑迹大小，逐个读数，依据已有的检定曲线，将其转换为雨滴大小，再经过一定的计算，得出雨滴谱的各类特征值这种方法的误差范围在6%～14%，相当于0．037～37mg滤纸色斑法不能对地面雨滴谱进行连续不间断的观测。

面粉团法

使用内部装有面粉有一定表面积的广口容器雨滴降落在容器中，与面粉接触后，每个雨滴会形成一个小球将其烘干后称重，测出每个雨滴的粒径大小其缺点是若使用的面粉不同，其校正曲线之间会存在细微的差别。

快速摄影法

摄正在降落的雨滴，将照片置于显微镜下测量摄影法直接测量出同一地点上的单个雨滴的大小和形状，并不能很好地测量雨滴谱分布，同时成本高，仅适合实验室中模拟降水的情况

浸润法

使用盛有油料的容器来接盛雨滴由于水和油不溶合，同时水比油的密度大，具有足够末速度的雨滴落入油中会因表面张力的作用而变成球形水珠，测量油中的水珠直径即可获得雨滴大小。

在传统方法中，使用较多的是面粉团法和滤纸色斑法，但普遍存在精度低工作量大，实时性差，成本高及无法自动完成测量分类等缺点。

2地面雨滴谱仪技术

Clardy等第一次提出使用雨滴谱仪来测量雨滴大小和速度。该雨滴谱仪包含一个光电管，可以捕获经过采样区域的，不同大小等级的雨滴数目。目前使用广泛的雨滴谱仪主要包括基于电动机械技术的冲击型雨滴谱仪和光电测量技术的光学雨滴谱仪。

冲击型雨滴谱仪

冲击型雨滴谱仪的基本原理是根据雨滴撞击传感器的垂直冲击力来测量雨滴大小。其典型代表是目前广泛使用的Joss-Waldvogel(JWD)雨滴谱仪，由传感器，处理器和电缆组成。

光学雨滴谱仪

光学雨滴谱仪是基于激光技术的新一代粒子测量器及气象传感器，主要由发射机，接收机，控制运算和存储等电路部分组成，其基本原理是当降水粒子通过采样区域时测量其信号。

声学雨滴谱仪

声学雨滴谱仪最初设计用于海洋上降雨的测量，采用一定面积的水体作为采样区间。雨滴击打水面产生的声音非常短，仅为40s，所以可以实现在很短的时间间隔内，识别出较大数量的雨滴冲击水面的声音，从而保证了较大的采样区间和较短的时间分辨率(1s或者更短)。

在使用Parsivel激光降水粒子谱仪资料对上海地区2013年3月至2014年2月期间33次降水过程的雨滴谱特征进行统计分析时,对四次不同类型(层状云、对流暖云主导型、对流冷云主导型和混合暖云型)降水个例进行具体的雨滴谱特征分析。综合对比雨滴谱特征后发现：在不同类型降水中,雨滴谱的峰值结构与降水强度大小有直接关系,发生频率较高的众数直径为0.312mm、1.187mm和2.375mm,其中0.312mm大小的雨滴数量最多,1.187mm是出现频次最高的含水量峰值直径,2.375mm大小雨滴则通常对降水量的贡献最大；各尺度雨滴数浓度及其比例决定了其降水量贡献比；雨滴谱宽最大的为对流冷云主导型降水,对流暖云主导型降水和混合暖云型降水次之,层状云降水最小；雨滴末速度和雨强大小成正相关等。

雨滴增长

闪电放电对小水滴的增长有较大的作用;作用的大小与小水滴荷电状况有密切的关系。如果能用人工的办法使部分小水滴带有高电荷,这有可能成为雷暴云人工影响天气的新手段。

对于雷电起始阶段，人们的研究重点为多种水汽凝结物(如雨滴、冰晶等)表面的电晕现象，该现象被认为是雷电的起始阶段，是雷电开始的第一步。水汽凝结物间的相互作用是雷电起始和生长阶段的基本物理过程，它可导致雨滴的增长或破碎。带有不同电荷的水滴在电场中相互作用被证实是有利于雷电开始及发展的微观物理过程和基本物理条件。

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