第三章大氣的水分

第三章大氣的水分第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第三章大氣的水分第一節(jié)蒸發(fā)與凝結第二節(jié)地表面和大氣中的凝結物第三節(jié)降水第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四一、水相變化1、水相變化的物理過程①蒸發(fā)---由水變成水汽的物理過程。②蒸發(fā)潛熱----1g水蒸發(fā)為同溫度下的水汽所需消耗的熱量。L=2497焦耳/g③凝結④凝結潛熱----凝結時所釋放的熱量.L=2497焦耳/g⑤凝華⑥升華第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四⑦升華潛熱=融解潛熱+蒸發(fā)潛熱=334.7+2497=2831.7焦耳/g⑧凝華潛熱⑨潛熱交換過程----這種由水的相變導致的熱量吸收和釋放過程。⑩潛熱能----水的相變過程伴隨有能量轉化和交換，這種能量為潛熱能。第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四蒸發(fā)面是出現(xiàn)蒸發(fā)（升華）還是凝結（凝華），其決定條件是什么？e<E蒸發(fā)過程實際水汽量未達到飽和狀態(tài).e>E凝結過程實際水汽量達到過飽和狀態(tài).e=E實際水汽量達到飽和狀態(tài)，無蒸發(fā)也無凝結.----e與E2、水相變化的判據(jù)第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四二、飽和水汽壓（E）1、E與蒸發(fā)面T的關系----E隨T的升高而增大.思考：這是為什么？注意兩點：E隨T的升高而增大。這意味著由于T的升高，原來飽和的空氣可變?yōu)椴伙柡?，重新出現(xiàn)蒸發(fā)；相反，T下降，E下降，意味原來飽和狀態(tài)的空氣變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，多余的水汽可能出現(xiàn)凝結。第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四處在不同T下的飽和空氣，如果下降同樣的T，那么，在高溫條件下的飽和空氣凝結的水汽量要比低溫條件凝結的水汽要多。思考：為什么暴雨總是發(fā)生在暖季？2、E與蒸發(fā)面性質(zhì)的關系冰面和過冷卻水E冰<E過冷卻水

思考：為什么？第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四這就是“冰晶效應“，又稱貝吉龍理論，對降水的形成起重要作用。溶液面和純水面E溶<

E純思考：為什么？冰晶水滴E冰<

e

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E過冷卻水E冰<

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E過冷卻水第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四E與蒸發(fā)面形狀的關系大、小水滴的飽和水氣壓大水滴的曲率小，小水滴曲率大.E大水滴<

E小水滴E大水滴<

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E小水滴對云霧的初始形成起作用.（大水滴半徑小于1微米）ABC凸水面（曲率大）E

A>平水面EB

>

凹水面（曲率小）EC第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四三、影響蒸發(fā)的因素

（1）水源

（2）熱源

（3）飽和差E-e

（4）風速和湍流擴散的強度

第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四四、空氣濕度的時間變化1、水汽壓（1）日變化湍流較強夏季（陸地）:一天中有兩個最高值（9h~10h,21h~22h)和兩個最低值（清晨、午后）.湍流不強季節(jié)（海洋、沿?；蜿懙兀?一天中有一個最高值（午后）和一個最低值（清晨）.第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四（2）年變化----一年中有一個最高值和最低值.2、相對濕度（f=e/Ex100%）（1）日變化：（2）年變化：第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四五、水汽凝結的條件（1）空氣要達到飽和或過飽和狀態(tài).增加大氣中水汽過飽和狀態(tài)的過程：暖水面蒸發(fā)空氣的冷卻（絕熱冷卻、輻射冷卻、平流冷卻）（2）要有凝結核中國霧都----重慶Back第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)地表面和大氣中的凝結現(xiàn)象一、地面的水汽凝結物1、露和霜第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

諺語：露水起晴天，霜重見晴天。諺語：冬天吹大風，日頭火樣紅；日落紅霞現(xiàn)，風停霜必濃。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，我們要預防的是霜還是霜凍？為什么？可采用什么措施？第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

露和霜①概念----近地面空氣中水汽，因地面或地面物體輻射冷卻，使其溫度低于貼地空氣的Td時，水汽則凝結在地面或近地面物體上。那么若Td

>0℃，凝結物是水滴，稱為露.若Td

<

0℃,凝結物是松散結構白色冰晶，稱為霜。第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四②形成的條件空氣濕度.晴朗和微風的夜晚.地面或地物不利于傳導熱量，而易于凝結。③露和霜的區(qū)別降溫條件不同：形態(tài)不同：第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四④霜和霜凍的區(qū)別霜凍：低溫。低溫>Td，

有霜凍而無霜出現(xiàn)，稱為黑霜；低溫<Td，有霜凍同時有霜出現(xiàn)，稱為白霜；

第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四2、霧凇和雨凇霧凇----過冷水滴凝聚而成的白色固體凝結物。晶狀霧凇----在有霧、微風、冰晶與過冷卻水共存，T<-15℃天氣條件下，過冷卻霧滴蒸發(fā)后，由水汽凝華而成。粒狀霧凇----在有霧、風速較大，T=-2~-7℃天氣里，風把過冷霧滴吹到冷的物體表面迅速凍結而成。第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四雨凇（冰凌、凍雨）----由過冷卻雨滴降到T<0℃的地面或地物上，立即凍結成透明或毛玻璃狀的緊密冰層，使電線和樹枝變成粗大的冰棍，地面積起厚厚的冰層。0℃0℃0℃云層氣層或云層第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四旅游資源開發(fā)----“中國雪之鄉(xiāng)”第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四2、空中的主要凝結物-----云和霧①云概念----由水汽凝結而成的大量的小水滴或小冰晶高懸于空中的可見聚合體。形成條件水汽充足有凝結核有冷卻降溫第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四云的生成過程動力抬升（鋒面、大范圍氣流輻合）熱力抬升地形抬升大氣波動云的分類按云的溫度分：冷云（0℃以下）暖云（0℃以上）第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四按云的相態(tài)分：水成云（暖水滴和過冷卻水）冰成云（冰晶）混合云（過冷卻水和冰晶）按云的上升氣流特點和形狀分：積狀云層狀云波狀云第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四云型

低小于2000米

中2000~6000米

高大于6000米層狀云雨層云（Ns）高層云（As）卷層云（Cs）卷云（Ci）波狀云層積云（Sc）層云（St）高積云（As）卷積云（Cs）積狀云淡積云（Cuhum）濃積云（CuCong）積雨云（Cb）云的分類第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

積狀云第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四成因----主要熱力對流引起。特點及其成因個體分明、孤立分散.（為什么?）底平、頂凸。（為什么?）積狀云形成的幾個階段：淡積云階段濃積云階段積雨云階段第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四V=5m/sV=15~20m/sV=20~30m/sT=-15℃第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四預測天氣：夏天的下午是淡積云為晴天的預兆，早上是濃積云則為雷雨的預兆。黑云上頂，風雨不用請。一塊黑云在天頂，再大風雨也不驚。第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

層狀云卷云卷層云高層云雨層云第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四成因----動力抬升特征范圍大，連成一片.

（為什么?）結構、顏色差別不大.

（為什么?）降水連續(xù)性、強度小、時間長。（為什么?）預測天氣：

“日暈三更雨，月暈午時風”第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四日暈月暈第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

波狀云成因----有大氣波動和湍流運動逆溫層第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四特征厚度不大，較穩(wěn)定.（為什么?）排列有序整齊，降水具有間歇性。（為什么?）預測天氣：“瓦塊云，曬死人”、“天上鯉魚斑,明天曬谷不用翻”（晴好天氣）；“魚鱗天，不雨也風顛”（它和層狀云連在一起出現(xiàn)風雨天氣）。第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四②霧概念----懸浮在近地面空氣中的大量水滴或冰晶的可見集合體，使水平能見度小于1Km的物理現(xiàn)象。形成條件水汽充足有冷卻過程有凝結核霧的分類第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四霧氣團霧鋒面霧蒸發(fā)霧混合霧冷卻霧輻射霧平流霧上坡霧(形成的天氣條件）(形成的條件)(形成的冷卻過程)霧的分類第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四輻射霧概念：地面輻射冷卻使貼近地氣層變冷而形成的霧。形成的條件：晴夜微風（1~3m/s)水汽充足大氣層結穩(wěn)定（逆溫層）第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四特征厚度不大，日變化明顯；（為什么?）季節(jié)性，冬季多見；（為什么?）地方性較強。預測天氣：“十霧九晴”平流霧概念：暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面而逐漸冷卻形成的霧。第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四形成的條件：下墊面與移來的暖濕空氣的溫差較大空氣濕度大適宜的風向和風速（2~7m/s)層結較穩(wěn)定特征：范圍廣，厚度大，時間長，無明顯的日變化；（為什么?）海洋四季多見，沿海春夏多見；（為什么?）沿海多于內(nèi)陸，高緯多于低緯。第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

平流輻射霧

----由平流冷卻和輻射冷卻共同作用而形成的霧。

----出現(xiàn)的時期隨各地風向的季變有差異。冬季春季第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四蒸發(fā)霧----冷空氣經(jīng)過暖水面時，水面上不斷蒸發(fā)出來水汽遇到冷空氣凝結形成的霧。上坡霧----穩(wěn)定的空氣沿高地或山坡上升因絕熱冷卻而形成的霧。鋒面霧----冷暖性質(zhì)不同的氣團交界處形成的霧。第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四重慶第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四

第三節(jié)降水①概念:----從云中生成降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水汽凝結物。水汽云滴、冰晶胚胎云滴雨滴②降水形成的宏觀條件:水汽充足要有上升運動③降水形成的微物理過程----云滴增長過程水汽云滴、冰晶胚胎云滴雨滴第四十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四云滴的凝結（華）增長過程云內(nèi)維持一定的過飽和狀態(tài)（增長有限度）云滴之間要存在飽和水汽壓差異，即高、低溫云滴共存；大、小云滴(水滴）共存；冰晶、過冷卻水共存。（增長也有限度）冰晶水滴E冰<

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E過冷卻水E冰<

e

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E過冷卻水第四十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四云滴的碰并增長過程碰并增長----兩個或兩個以上的水滴相碰合并而增大的過程。重力碰并----在地球的重力場中，大小水滴運動速度不同而產(chǎn)生的碰并現(xiàn)象。

----云滴的凝結（華）增長過程與云滴的碰并增長過程同時起作用。第四十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四④降水類型按降水形態(tài)分：----雨、雪、冰雹、霰.按降水性質(zhì)分：----連續(xù)性降水、陣性降水、毛毛雨.按降水強度分：----小雨大雨；小雪大雪。第四十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四第五十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四類別強度（mm/h）類別強度（mm/h）小雨0.1~9.9暴雨50~99.9中雨10~24.9大暴雨100~199.9大雨25~49.9特大暴雨≧200小雪中雪大雪雪（mm/h）<2.52.5~5.0