气象气候学第三讲第二课.

1、第三章 大气中的水分 第一节 蒸发和凝结 第二节 地表面和大气中的凝结现象 第三节 降水 本本 章章 要要 点点 第一节 蒸发和凝结 水相变化 饱和水汽压 影响蒸发的因素 湿度随时间的变化 大气中水汽凝结的条件一、水相变化1.物理过程：分子运动论Nn蒸发(未饱和)，N=n动态平衡(饱和)，Nn凝结(过饱和)n：空气进入水中的水分子数目N：水进入空气中的水分子数目2.气象判断： e(实际水汽压) 与 E(饱和水气压)蒸发蒸发( (未饱和未饱和)Ee )Ee 饱和饱和E=e E=e 凝结凝结( (过饱和过饱和)Ee)Ee1.3水相变化中的潜热蒸发过程中，水分子逸出水面，需要克服分子引力做功，会消耗

2、热能，造成温度下降。凝结过程与蒸发过程相反，会使温度升高。二、饱和水气压1.蒸发面的温度对饱和水气压的影响：蒸发面的温度对饱和水气压的影响：按指数规律迅速增大在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态，这时的空气，称饱和饱和空气空气。饱和空气的水汽压（E）称饱和水汽压饱和水汽压，也叫最大水汽压。 饱和水汽压与蒸发面形状的关系A最小，C最大三、影响蒸发的因素 概念概念一定温度下由液态水（水）转为气态水一定温度下由液态水（水）转为气态水（水汽）的过程。（水汽）的过程。蒸发过程示意图蒸发过程示意图水面的饱和水气压水面的饱和水气压 随温度的变化随温度的

3、变化 （1）e 与与 E 二者对比是出现蒸发的关键二者对比是出现蒸发的关键 e E 出现凝结（过饱和）出现凝结（过饱和）（2） 影响蒸发速度快慢的主要因素（三个）影响蒸发速度快慢的主要因素（三个）蒸发的温度蒸发的温度蒸发的温度愈高，蒸发愈快，相反愈慢蒸发的温度愈高，蒸发愈快，相反愈慢蒸发的性质蒸发的性质同温度时，水面蒸发快于冰面、淡水快于海水。同温度时，水面蒸发快于冰面、淡水快于海水。 空气湿度和风空气湿度和风空气湿度大的蒸发速度小于空气干燥时，有空气湿度大的蒸发速度小于空气干燥时，有风大于无风。风大于无风。 上述影响因素中，上述影响因素中，起决定作用，其次为风。起决定作用，其次为风。全球年蒸

4、发量分布图全球年蒸发量分布图五、大气中水汽凝结的条件 凝结的概念凝结的概念一定温度时由气态水（水汽）转一定温度时由气态水（水汽）转为液态水（水）的过程，由水汽直接转为冰过程为液态水（水）的过程，由水汽直接转为冰过程称为凝华。称为凝华。凝 结 凝华 凝结条件 空气中有凝结核存在； 空气中水汽达到饱和或过饱和状态。凝结核 水汽分子之间引力很小，通过互相碰撞不容易结合为液态水或固态水。大气中存在的吸湿性微粒物质，对水分子的吸引力很大，有利于水汽分子在其周围聚集，这种能促使大气水汽凝结的微粒，叫凝结核。 大气中的灰尘、粉尘等是凝结核的主要来源，人工降雨的原理就是向天空中发射粉末，增加凝结核，以促使降雨

5、的发生。促使空气发生饱和的方法 通过蒸发，使空气湿度增大； 通过冷却作用，降低饱和水气压（温度越低，饱和水汽压越低）。暖水面蒸发导致凝结的过程 首先，水面温度高于周围空气温度，蒸发水汽，增加空气的湿度，接近饱和时，蒸发作用停止； 其次，当别处的冷空气经过时，温度急剧降低，饱和水汽压迅速下降，空气湿度很快变为过饱和，发生凝结。 秋冬季早晨的蒸发雾就是这样形成的。四种空气冷却方式导致凝结的过程 绝热冷却绝热冷却热空气作绝热上升运动，是大气热空气作绝热上升运动，是大气 中云中云 形成的主要方式。形成的主要方式。 如：山地降温等如：山地降温等 辐射冷却辐射冷却晴朗无风夜晚，地面辐射冷却至晴朗无风夜晚，

6、地面辐射冷却至Td以下以下 如：辐射雾如：辐射雾 平流冷却平流冷却暖空气平流到冷却地表上暖空气平流到冷却地表上 混合冷却混合冷却接近饱和的两个温差较大气块接近饱和的两个温差较大气块 （团）（团） 发生水平混合发生水平混合 雾雾主要是辐射冷却、平流冷却，主要是辐射冷却、平流冷却， 云云主要是绝热冷却。主要是绝热冷却。 大气凝结现象发生在地面和空中。大气凝结现象发生在地面和空中。第二节 地表面和大气中的凝结现象 地面的水汽凝结物 近地面空气层中的凝结一、地面的水汽凝结物 地面凝结物类型地面凝结物类型露、霜、雾凇、雨凇露、霜、雾凇、雨凇 地面凝结物凝结物一般直接依附在地面物体（草、树、通讯设施等）上

7、。北国树挂北国树挂(雾凇雾凇)（1 1）露）露 （dewdew） n概念概念 t 0由水汽凝结凝结而成的水滴 形成形成条条件件晴朗微晴朗微风风的夜晚（辐射冷却形成） 凝凝结结量量n温带0.10.3 mm 是干旱地带（埃及、阿拉伯伯、撒哈拉等沙漠 ) 植物维持生命的主要源泉。（2 2）霜和霜冻、霜期）霜和霜冻、霜期 霜（ frost ） 概念概念 t0t0，夜晚，夜晚T0T0） 地表温度下降足以使农作物遭受伤害或死亡的低温地表温度下降足以使农作物遭受伤害或死亡的低温。 可采取熏烟、浇水、覆盖薄膜等办法预防。可采取熏烟、浇水、覆盖薄膜等办法预防。 霜期霜期 初霜日初霜日入入冬冬后第一次出现的霜日后

8、第一次出现的霜日 终霜日终霜日冬季后最末一次出现的霜日冬季后最末一次出现的霜日 无霜期无霜期（生长期）（生长期）终霜日的持续期终霜日的持续期 霜期长短因纬度、高度、局部地形而不同，且无霜霜期长短因纬度、高度、局部地形而不同，且无霜期随纬度增加而递减。期随纬度增加而递减。 露、霜差异露、霜差异 共同点共同点天气条件均为晴朗微风的夜晚天气条件均为晴朗微风的夜晚 不同点不同点温度要求一个在温度要求一个在0以上，一个在以上，一个在00以下以下露、霜常被人们作为露、霜常被人们作为“晴天晴天”的预兆的预兆（露水起晴天、霜（露水起晴天、霜重见晴天）重见晴天）？。 早晨高原的霜冻早晨高原的霜冻（）雾凇（）雾凇

9、（ freezing fog）概念概念积聚在地面物体（树、电线杆等）迎风面积聚在地面物体（树、电线杆等）迎风面上针状或粒状的白色松散微上针状或粒状的白色松散微小固体（冰晶）凝结物。小固体（冰晶）凝结物。据形成条件、结构分为两类。 晶状雾凇由物体表面晶体吸附过冷却雾滴蒸发出来的水汽而形成的雾凇。 形成条件有雾、微风或静风及t-15。 结构松散、稍有震动就会脱落。 粒状雾凇粒状雾凇概念 由风将过冷却雾滴吹至冷物体表迅速冻结而成，雾滴仍保持原形状（呈粒状）。 形成条件 风，= - 2 -7 结构 紧密，能折断树枝、电线。（4） 雨淞（雨淞（ glaze） 概念在接触的物体表面形成的光滑而透明的冰层。

10、 形成条件 T 0(地面或地物)，过冷却雨滴或毛毛 雨雨滴被冻结。 结 构 紧密，能折断树枝、电线。 分布区域 山地区域或湖区多见。 灾 害 雾凇和雨凇属灾害性天气。对通讯、交通、农业生产等有较大影响（损失）（如-压断电线、折损树木）。松花江江面上的树挂4 空中凝结物空中凝结物空中凝结物类型空中凝结物类型雾、云雾、云 雾直接悬浮在近地表大气层内，云则形成一空中一雾直接悬浮在近地表大气层内，云则形成一空中一定高度上。两者仅是形成高度的差别（如定高度上。两者仅是形成高度的差别（如 山上的浓雾，山上的浓雾，山下见到则是云）山下见到则是云）（1）雾（）雾（ fog） 概念概念悬浮于近地表空气中的大量水

11、滴或冰晶，悬浮于近地表空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于使水平能见度小于1km的物理现象称为雾。的物理现象称为雾。 悬浮于近地表空气的大量细小干燥尘粒（烟粒、灰悬浮于近地表空气的大量细小干燥尘粒（烟粒、灰尘），使水平能见度小于尘），使水平能见度小于1km的空气混浊现象称的空气混浊现象称霾霾。城。城市或污染严重的大工业区可见此现象。市或污染严重的大工业区可见此现象。雾涌山乡雾涌山乡 加里福尼亚海边薄雾加里福尼亚海边薄雾 (A.Straller,1983）雾中的珠穆朗玛峰雾中的珠穆朗玛峰浅雾浅雾四姑娘山雾景四姑娘山雾景 辐射雾辐射雾 概念概念 地面辐射冷却形成的雾地面辐射冷却形成的雾 形成条件空气湿度大，晴朗少云，夜晚或早晨，微 风（1m/s3m/s）、气层