高考地理一轮复习超前培优课件地表和大气中的水汽凝结-论证探讨大学地理知识

论证、探讨大学地理知识地表和大气中的水汽凝结超前培优

水汽凝结既可产生于空气，也可产生于地表或地物上。前者有云和雾，后者有露、霜、雾淞和雨淞。一、地面的水汽凝结物

(一)露和霜

傍晚或夜间，地面辐射冷却，贴近地表面的空气层随之降温，温度降到露点以下，空气中水汽含量过饱和，在地表会有水汽凝结。如露点温度在0℃以上，地面出现微小水滴，为露。如露点在0℃以下，水汽直接在地面凝华成白色冰晶，为霜。有时已生成露，温度又降至0℃以下，冻结成冰珠，为冻露，也归入霜的一类。

形成露和霜的气象条件是晴朗微风的夜晚。夜间晴朗利于地面迅速辐射冷却。微风使辐射冷却在较厚的气层中进行，且使贴地空气得到更换，保证足够的水汽供应。无风时供水汽不多，风速过大时湍流太强，贴地空气与上层暖气强烈混合，贴地空气降温慢，不利于露和霜生成。

霜，除辐射冷却形成外，冷平流以后或洼地聚集冷空气都有利形成。为平流霜或洼地霜，它们常因辐射冷却而加强。洼地与山谷产生霜的频率大。水边平地和森林，产生霜的频率小。

露的降水量很少。在温带地区夜间露的降水量约相当于0.1一0.3mm的降水层，但许多热带地区却很可观，多露之夜可有相当于3mm的降水量。露量虽有限，但对植物很有利，尤其在干燥地区和干热天气，夜间的露有维持植物生命的功用。如埃及和阿拉伯沙漠，数月无雨，植物可依赖露水生长发育。

霜和霜冻是有区别的。霜指白色固体凝结物，霜冻指在农作物生长季节里，地面和植物温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的低温。有霜时农作物不一定受霜冻。有霜冻时可以有霜出现（白霜），也可以没有霜出现（黑霜）。要预防的是霜冻而不是霜。霜冻，尤其是早霜冻（或初霜冻）和晚霜冻（或终霜冻）对农作物威胁较大，应重视，采取熏烟、浇水、覆盖等预防措施。(二)雾淞和雨淞

雾凇是形成于树枝上、电线上或其它地物迎风面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。根据其形成条件和结构可分为两类：1.晶状雾凇

过冷却雾滴蒸发后，再由水汽凝华而成。往往在有雾，微风或静稳及温度低于—15℃时出现。

冰面饱和水汽压比水面小，过冷却雾滴不断蒸发变为水汽，凝华在物体表面的冰晶上，冰晶不断增长。

物体表面冰晶吸附过冷却雾滴蒸发出来的水汽而形成的雾淞叫晶状雾淞。晶体与霜类似，结构松散，有震动会脱落。

严寒天气，有时无雾，过饱和水汽也可直接凝华，但增长慢。2.粒状雾凇

粒状雾淞往往在风速较大，气温在一2——一7℃时出现。由过冷却的雾滴被风吹过，碰到冷的物体表面迅速冻结而成。冻结速度快，雾滴仍保持原来形状，呈粒状。结构紧密，能使电线、树枝折断，对交通运输、通讯、输电线路等有一定影响。

雨淞是形成在地面或地物迎风面上的透明的或毛玻璃状的紧密冰层。是过冷却雨滴降到温度低于0℃的地面或地物上冻结而成的。由非过冷却雨滴降到特别冷的地面或地物上形成时，雨淞很薄而且存在时间不长。

雨淞破坏性大，压断电线、折损树木，对交通运输、电讯、输电以及农业生产都有很大影响。在高纬度地区，雨凇是常出现的灾害性天气现象。二、近地面层空气中的凝结

雾是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1km。如能见度在1一10km范围内，则称轻雾。

形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛，有使水汽发生凝结的冷却过程和凝结核存在。

贴地气层中的水汽压大于其饱和水汽压时，水汽即凝结或凝华成雾。

如气层中富有活跃凝结核，雾可在相对湿度小于100%时形成。

因冰面饱和水汽压小于水面，在相对湿度未达100%的严寒天气可出现冰晶雾。

根据雾形成的天气条件，可将雾分为气团雾及锋面雾二类。气团雾在气团内形成，锋面雾是锋面活动的产物。

根据气团雾的形成条件，可分为冷却雾、蒸发雾及混合雾三种。根据冷却过程的不同，冷却雾又可分为辐射雾、平流雾及上坡雾等。其中最常见的是辐射雾和平流雾。(一）辐射雾

辐射雾由地面辐射冷却使贴地气层变冷形成。利于形成辐射雾的条件：①空气中有充足水汽；

②天气晴朗少云；③风力微弱(1一3m/s);

④大气层结稳定。

辐射雾的厚度随空气冷却程度及风力而定。如只在贴地气层，温度降到露点以下，风力弱，则形成低雾。高度在2一100m间，有时低雾厚度不到2m,蒙蔽地面，称浅雾。低雾的形成常与近地层逆温有关，上界常与逆温层上界一致。

低辐射雾常在秋天黄昏、夜晚或早晨日出前出现于低洼地。日出前后浓度最大。上午8一10时，逆温层被破坏，低雾随之消失。

如空气冷却作用所及高度大，辐射雾能伸展到几百米高。称高雾，范围广，能持续多日不散，仅白天稍减弱。

辐射雾多出现在高气压区的晴夜，它的出现常表示晴天。如冬半年我国大陆上多为高压控制，夜长，利辐射雾形成。

辐射雾有明显的地方性。我国四川盆地是的辐射雾区，重庆冬季无云的夜晚或早晨，雾日占80%，有时终日不散、连续几天。

城市及附近烟粒、尘埃多，凝结核充沛，易形成浓雾（都市雾）。如机场位于城市的下风方，雾会笼罩机场，影响飞机起飞和着陆。(二)平流雾

平流雾是暖湿空气流经冷下垫面逐渐冷却形成。海洋上暖而湿的空气流到冷的大陆上或者冷的海洋面上形成。

形成平流雾的有利天气条件：①下垫面与暖湿空气的温差大：②暖湿空气的湿度大：③适宜的风向（由暖向冷）和风速(2一7/s);④层结较稳定。

只有暖湿空气与其流经的下垫面间存在较大温差时，近地面气层才迅速冷却形成平流逆温，逆温限制垂直混合，聚集水汽，使整个逆温层形成雾。适宜的风向和风速，源源不断地送来暖湿空气，且发展湍流，使雾增加厚度。

平流雾的范围和厚度比辐射雾大，海洋上四季皆可出现。由于生消取决于有无暖湿空气的平流，只要有暖湿空气不断流来，雾可以持久不消，且范围很广。

海雾是平流雾。我国沿海春夏为多雾季节，因平流性质的海雾，只夏季风盛行时才能到达陆上。

陆上，平流冷却和辐射冷却的共同作用而成平流辐射雾。

冷气流流经暖水面时产生蒸发雾，稳定的空气沿高地或山坡上升因绝热冷却而成的上坡雾，冷暖性质不同的气团交界处形成锋面雾。三、云

云是降水的基础，是地球水循环的中间环节，且云的发生发展总伴随能量的交换。云的形状千变万化，一定的云状常伴随一定的天气，云对于天气变化有指示意义。(一)云的形成条件和分类

大气中凝结的条件是要有凝结核，及空气达到过饱和。云的形成，其过饱和主要是由空气垂直上升进行的绝热冷却引起。上升运动的形式和规模不同，形成的云的状态、高度、厚度不同。大气的上升运动主要有如下四种方式：1.热力对流

指地表受热不均和大气层结不稳定引起对流上升运动。所成云多属积状云。2.动力抬升

暖湿气流受锋面、辐合气流作用引起大范围上升。形成层状云。3.大气波动

大气流经不平的地面或在逆温层下产生波状运动。大气波动产生的云主要属波状云。

4.地形抬升

大气运行中遇地形阻挡被迫抬升。形成的云既有积状云，也有波状云和层状云，通称地形云。

云形千差万别，但形成有规律。根据云的形成高度并结合形态，国际分类法将云分为4族10属。(二)各种云的形成1.积状云

垂直发展的云块，包括淡积云、浓积云和积雨云。多形成于夏季午后，孤立分散、云底平坦、顶部凸起。

积状云的形成与不稳定大气中的对流上升联系。有对流能否形成积云，取决于凝结条件，还取决于对流上升所能达到的高度。如上升最大高度（对流上限)高于凝结高度，则积状云形成，否则不成。

对流愈强，对流上限高于凝结高度的差值愈大，积状云厚度愈大。对流上升区的水平范围广大，积状云的水平范围也大。

淡积云、浓积云和积雨云是积状云发展的不同阶段。气团内部热力对流产生的积状云最典型。

夏半年，地面受太阳强烈辐射，地温高，加热近地面气层。地表不均一，有的地方空气加热得厉害些，有的地方空气湿些，因而贴地气层中生成大大小小与周围温度、湿度及密度稍有不同的气块（热泡）。气块内部温度较高，受周围空气浮力随风飘浮，不断生消。较大的气块上升高度大，到达凝结高度以上，形成对流单体，逐步发展，形成孤立、分散、底部平坦、顶部凸起的淡积云。

空气运动是连续、相互补偿的，上升部分的空气冷却，水汽凝结成云，云体周围有空气下沉补充，下沉空气绝热增温快，不形成云。所以积状云是分散的，云块间露出蓝天。

对一定地区，同一时间，空气温、湿度的水平分布一致，其凝结高度基本相同，因而积云底部平坦。

如对流上限稍高于凝结高度，则只形成淡积云。云顶一般在O℃等温线高度以下，云体由水滴组成，云内上升气流速度不大，不超过5m/s,云中湍流弱。

在淡积云出现的高度上，如有强风和较强的湍流时，淡积云的云体会变破碎，叫碎积云。

如上升气流更强，浓积云云顶可更向上伸展，云顶可伸展至一15℃以下的高空。云顶冻结为冰晶，出现丝缕结构，成积雨云。

积雨云顶部，高空风的吹拂，向水平方向展开成砧状，为砧状云。在顺高空风的方向上，云砧能伸展很远，伸展方向可判定积雨云的移动方向。

积雨云厚度大，中纬度地区5000一8000m,在低纬度地区可达10000m以上。云中上升下沉气流速度都大，上升气流可达20一30m/s,曾观测到60m/s的上升速度，下沉速度也有10一15m/s。云中湍流十分强烈。

热力对流形成的积状云有明显日变化。通常上午为淡积云。对流增强，逐渐发展为浓积云。下午对流最旺盛，可发展为积雨云。傍晚对流减弱，积雨云消散，有时可演变为伪卷云、积云性高积云和积云性层积云。

如果到下午，天空还只是淡积云，表明空气比较稳定，积云不能再发展长大，天气较好，淡积云又叫晴天积云，是连续晴天的预兆。

夏天，如早上很早就出现浓积云，表示空气已不稳定，可能发展为积雨云。

早上有浓积云是有雷雨的预兆。傍晚层积云是积状云消散后演变成的，说明空气层结稳定，一到夜间云就散去，是连晴的预兆。

热力对流形成的积云的日变化，有助于判断短期天气的变化。2.层状云的形成

层状云是均匀幕状云层，常具较大水平范围，包括卷层云、卷云、高层云及雨层云。

层状云是空气大规模的系统上升运动产生，主要是锋面的上升运动引起。通常水平范围大，上升速度只有0.1一1m/s。持续时间长，能使空气上升几千米。

如当暖空气向冷空气一侧移动时，二者密度不同，稳定的暖湿空气沿冷空气斜坡缓慢滑升，绝热冷却，形成层状云。云底同冷暖空气交绥的倾斜面（锋面)大体吻合，云顶近似水平。在倾斜面的不同部位，云厚差别大。

最前面的是卷云和卷层云，厚度薄，一般为几百米至2000，云体由冰晶组成。中部是高层云，其厚度一般为1000一3000m,顶部多冰晶，主体部分为冰晶与过冷却水滴组成。

最后面是雨层云，厚度为3000一6000m,顶部为冰晶组成，中部为过冷却水滴与冰晶共同组成，底部由于温度高于0℃的水滴组成。

从上述的系统性层状云形成中可以看到，在降水来临之前，有些云可以作为征兆。

如卷层云，通常出现在层状云系的前部，其出现还往往伴随着日、月晕，因此如看到天空有晕，便知道有卷层云移来，则未来将有雨层云移来，天气可能转雨。农谚“日晕三更雨，月晕午时风”指此。3.波状云的形成

波状云是波浪起伏的云层，包括卷积云、高积云、层积云。云中的上升速度可达每秒几十厘米，仅次于积状云中的上升速度。

当空气存在波动时，波峰处空气上升，波谷处空气下沉。空气上升处由于绝热冷却而形成云，空气下沉处则无云形成。如果在波动形成之前该处已有厚度均匀的层状云存在，则在波峰处云加厚，波谷处云减薄以至消失，从而形成厚度不大、保持一定间距的平行云条，呈一列列或一行行的波状云。

一般认为形成波动的原因主要有二：一是大气中存在着空气密度和气流速度不同的界面，引起波动。二是气流越山而形成的波动（称地形波或背风波）。上层风速大、密度小，下层风速小、密度大的界面上产生波动。

各高度上的风向、风速常随时间变化，波动的方向也随之改变，新产生的波动叠加在原来的波动之上，形成棋盘格子般的云块。波动气层甚高时形成卷积云，较高时形成高积云，低时形成层积云。

波状云厚度不大，一般为几十米到几百米，有时可达1000一2000m。出现表明气层比较稳定，天气少变化。谚语“瓦块云，晒死人”、“天上鲤鱼斑，明天晒谷不用翻”，就是指透光高积云或透光层积云出现后，天气晴好而少变。

但系统性波状云，像卷积云是在卷云或卷层云上产生波动后演变成的，它和大片层状云连在一起，表示将有风雨来临。“鱼鳞天，不雨也风颠”指此预兆。4.特殊云状的形成

除上述几种云的形成外，还有一些特殊云状，如堡状、絮状、悬球状、荚状等，往往能预测天气的变化趋势。(1)悬球状云：指从云底下垂的云团，多出现在积雨云的底部。有时在高积云、高层云和雨层云的底部也可以见到。