气象学与气候学-第三章-大气的水分

气象学与气候学第三章 大气的水分1第三章 大气的水分第一节蒸发和空气湿度第二节凝结和凝结物第三节降水2地球上的水、水循环31.1水相变化蒸发吸收热量凝结释放潜热1.蒸发和空气湿度(2500J)(334J)(2834J)蒸发潜热L=(2500–2.4t)×103(J/kg)升华潜热L=2.8×

103(J/kg)4水相变化的判据水面上冰面上1.1水相变化5蒸发、凝结、饱和

当蒸发和凝结达到动态平衡时，空气达到饱和6影响因子：温度

T

E

蒸发面性质

E过冷却水＞E冰蒸发面形状

E凸面＞E平面＞E凹面

液体含盐度含盐度

E

1.2饱和水汽压定义：饱和湿空气中水汽的分压强。反映空气的最大水汽容纳能力饱和水汽压取决于温度随温度指数规律增大7水源热源饱和差风速与湍流扩散温度：T

E

W

湿度：e

W

气压：P

W

风速：风速

W

蒸发面性质：W过冷却水＞W冰蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面含盐度：含盐度

W

1.3影响蒸发的因素8水汽压的日变化1.4湿度随时间的变化单波型（海洋型）

海洋、沿海地区、冬季大陆e时间日出前14时影响因子：蒸发强度双波型（大陆型）

夏季内陆e时间日出前14时10时22时影响因子：蒸发强度乱流强度9e时间冬季夏季影响因子：蒸发强度水汽压的年变化10绝大多数地区：与气温的日变化反相T

地面水分蒸发强度

e

T

E

并且E

比e

快因此T

r

同理T

r

近海地区及其它大型水体的周围（晴朗稳定的天气条件下）与气温的日变化同相海陆风（水陆风）昼：吹海风，潮湿夜：吹陆风，干燥相对湿度的日变化时间r夜昼气温r时间夜昼气温11大多数地区：与气温的年变化反相T

地面水分蒸发强度

e

T

E

并且E

比e

快因此T

r

同理T

r

r时间夏季冬季季风气候区：与气温的年变化同相r夏季冬季时间夏季：夏季风，来自海洋，潮湿冬季：冬季风，来自内陆，干燥相对湿度的年变化122.凝结和凝结物2.1凝结条件水汽达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在空气中水汽的饱和或过饱和实现方式：增大水汽含量：e

e＞E降低温度：T

T＜Td大气中常见的降温过程：①绝热冷却②辐射冷却③平流冷却④混合冷却13凝结核定义：在水汽凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气态的气溶胶质粒。

分类：吸湿性凝结核非吸湿性凝结核2.1凝结条件14地面凝结物露、霜、雾凇、雨凇露和霜：辐射冷却的产物，形成在晴朗无风的夜间和清晨。露：贴地层空气中的水汽在地面发生凝结而形成的小水滴。Td＞0℃霜：贴地层空气中的水汽在地面发生凝华而形成的小冰晶。Td＜0℃热容量小、导热率小、粗糙的地表易形成露和霜。2.2凝结物15雾凇：附着在树枝及物体迎风面上的白色的疏松的凝结物。分类晶状雾凇（小冰晶）粒状雾凇（小冰粒）雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。雾凇∨和雨凇∽16近地层大气中的凝结物雾：飘浮在近地层空气中的小水滴和小冰晶。雾的分类：浓度轻雾（霭）＝能见度1～10km

雾≡能见度＜1km组成冰雾：小冰晶水雾：小水滴成因辐射雾：辐射冷却，晴朗微风和夜间和清晨。平流雾：接触冷却，冷暖空气大规模运动时。平流辐射雾（混合雾）地形雾蒸发雾17雾的类型18雾形成的条件地面空气中水汽充足有充足的凝结核有使水汽凝结的冷却过程（辐射、平流、绝热）风力微弱、层结稳定（

<

m<

d）19云（自由大气中的凝结物）定义：水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云。云形成的条件：热力对流动力抬升大气波动地形抬升20云（自由大气中的凝结物）云的分类：发生学分类积状云（对流云）层状云波状云成因微观学分类水云、冰云、混合云中国《地面气象观测规范》云族（三族）、云属（十属）、云类（29类）21云族云属学名简写低云100M<H<2000M积云Cu积雨云Cb层积云Sc层云St雨层云Ns中云2000M<H<6000M高层云As高积云Ac高云H>6000M卷云Ci卷层云Cs卷积云Cc云的种类22云的种类和它的分布高度233.降水3.1降水的特征量降水：从天空降落到地面的固态或液态的水汽凝结物。降水变率

用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。Ri

某地某年某时期的实际降水量R0

该地同期的多年平均降水量降水绝对变率（降水距平）＝Ri－R0降水平均绝对变率（降水平均距平）＝——————∑|Ri－R0|n降水平均相对变率＝————————×100﹪∑|Ri－R0|／nR0降水相对变率＝————×100﹪Ri－R0R024雨阵雨毛毛雨雪阵雪雨夹雪阵性雨夹雪霰米雪冰粒冰雹,降水分类：降水性质连续性降水主要降自雨层云间歇性降水主要降自层积云和高层云阵性降水主要降自积雨云毛毛状降水（毛毛雨）主要降自层云降水成因对流雨地形雨锋面雨台风雨3.2

降水的种类25雨雪霰霰

米雪雹冰粒降水体雨和毛毛雨雪和冰针霰和米雪雨夹雪冰粒（冻雨）冰雹降水形态26降水强度（mm／24h）雪小雪＜2.5中雪2.5～5.0大雪＞5.0雨小雨0.1～10.0中雨10.1～25.0大雨25.1～50.0暴雨50.1～100.0大暴雨100.1～200.0特大暴雨＞200.027E水＞e＞E冰H2O水冰充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。凝结增长云滴的增长凝结过程碰并过程乱流碰并重力碰并扩散转移水汽的扩散转移过程：冷暖云滴之间：H2OE暖＞e＞E冷暖冷大小云滴之间：H2OE小＞e＞E大小大过冷却水滴与冰晶之间：（冰晶效应）3.3

降水的形成28雨滴的碰并过程29冰晶效应303.4

人工影响降水冷云催化原理：使云中产生适当的冰晶，改变云体微结构的稳定性，促使其产生降水。方法：在云内撒播致冷剂，如干冰，丙烷等，使局部云体剧烈冷却在云内引入人工冰核，如碘化银等暖云催化原理：撒入大水滴或吸湿性核，改变云滴谱分布的均匀性，破坏其稳定状态，促使碰并过程的进行，导致降水。方法：利用吸湿性物质催化暖云降水，如食盐，氯化钙等直接喷撒大水滴影响暖云降水313.5降水的空间分布323.5全球降水带的空间分布赤道多雨带：年降水量在2000-3000mm之间，主要是由于气温高，水汽充足，上升气流强，多对流雨而致。副热带少雨带：信风带的西岸，副热带地区的中部，年降水量小于200mm。主要是由于副热带高压的下沉气流控制和信风带的背风海岸，风从陆地吹向海洋而形成的。中纬度多雨带：西风带大陆西岸，年降水量在500-1000mm之间。主要是由于负来自海洋中的暖洋流表面，含水量多；另外此地区又是冷暖空气相交汇的地区，多锋面，多气旋。高纬少雨带：纬度高，气温低，降水少，年降水量小于300mm。