大氣中的水分

第四章大氣中的水分2023/2/41本章主要內(nèi)容：1、了解地球上的水分循環(huán)過(guò)程；熟悉水的相變過(guò)程，了解影響飽和水汽壓和相對(duì)濕度大小的因子。2、了解土壤水分蒸發(fā)的三個(gè)階段、植物蒸騰、農(nóng)田蒸散。4、了解水汽凝結(jié)的條件，地物與大氣中的水汽凝結(jié)現(xiàn)象，云的形成及其分類，降水形成條件，降水量，降水強(qiáng)度及降水變率。5、了解作物的需水規(guī)律、蒸騰系數(shù)、作物水分臨界期。熟悉水分對(duì)昆蟲和植物病害的影響。大氣中的水分2023/2/42地球上的水

大氣中的水分2023/2/43水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。隨著氣候變化和人類活動(dòng)影響的深入，水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化，并誘發(fā)系列資源、生態(tài)、環(huán)境等問(wèn)題。

大氣中的水分2023/2/441961-2011年，中國(guó)十大流域地表水資源總量除西北內(nèi)陸河、東南諸河表現(xiàn)為增加趨勢(shì)外，其余七大流域均表現(xiàn)出減少趨勢(shì)。2011年長(zhǎng)江流域地表水資源創(chuàng)下1961年來(lái)最小值。

1961-2011年，中國(guó)地表平均氣溫平均每10年升高0.29℃。其中2011年比常年氣溫偏高0.5℃，為1997年以來(lái)連續(xù)第15個(gè)偏高年份。2011年中國(guó)平均降水量為556.8毫米，比常年偏少62.7毫米，為1961年以來(lái)的最低值。大氣中的水分《2011年中國(guó)氣候變化監(jiān)測(cè)公報(bào)》2023/2/45

第一節(jié)空氣濕度

水的三態(tài)變化

水的三態(tài)和相變?cè)?/p>

(1)大氣中的水分，可以以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)存在，水分處于哪種形態(tài)，取決于其溫度。(2)相變?cè)硭南鄳B(tài)變化，實(shí)質(zhì)上是水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映。大氣中的水分2023/2/46

大氣中的水分一、空氣濕度參量1、水汽壓：e、E2、相對(duì)濕度：f3、飽和差：d4、露點(diǎn)溫度：Td2023/2/47一、空氣濕度參量1、水汽壓（e）定義：空氣中水汽的分壓強(qiáng)。單位：百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa)反映空氣中水汽含量的多少水汽含量

水汽壓e大氣中的水分2023/2/48

飽和水汽壓（E）定義：飽和濕空氣中水汽的分壓強(qiáng)。反映空氣的最大水汽容納能力飽和水汽壓取決于溫度（馬格奴斯半經(jīng)驗(yàn)公式）影響因子：

溫度T

E

蒸發(fā)面性質(zhì)E過(guò)冷卻水＞E冰蒸發(fā)面形狀E凸面＞E平面＞E凹面

液體含鹽度含鹽度

EEET大氣中的水分2023/2/492、相對(duì)濕度（f）定義：空氣的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比值。反映空氣的潮濕程度溫度不變，E不變：水汽含量

e

r水汽含量不變，e不變：溫度

E

r

大氣中的水分2023/2/410

3、飽和差（d）：同一溫度下飽和水汽壓與實(shí)際水汽壓之差。d=E-e

反映空氣的潮濕程度。水汽含量、溫度溫度不變，E不變：水汽含量

e

d水汽含量不變，e不變：溫度

E

d影響因子：大氣中的水分2023/2/4114、露點(diǎn)溫度（Td）：對(duì)于含有水汽的濕空氣，在不改變氣壓和水汽含量的情況下，降低溫度而使空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。反映空氣中水汽含量的多少，水汽含量

露點(diǎn)溫度d

EeTTTdeE（T,e）大氣中的水分2023/2/4125、絕對(duì)濕度（a）混合比（S）混合比：濕空氣中水汽的質(zhì)量與濕空氣中干空氣質(zhì)量的比值。m水汽m干空氣S＝————比濕和混合比具有保守性絕對(duì)濕度（水汽密度）：?jiǎn)挝惑w積濕空氣中水汽的質(zhì)量。a＝———m水汽V大氣中的水分2023/2/413二、空氣濕度的時(shí)間變化水汽壓的時(shí)間變化日變化單波型（海洋型）

海洋、沿海地區(qū)、冬季大陸e時(shí)間日出前14時(shí)影響因子：蒸發(fā)強(qiáng)度雙波型（大陸型）夏季內(nèi)陸、沙漠地區(qū)e時(shí)間日出前14時(shí)10時(shí)22時(shí)影響因子：蒸發(fā)強(qiáng)度亂流強(qiáng)度大氣中的水分2023/2/414年變化e時(shí)間冬季夏季影響因子：蒸發(fā)強(qiáng)度大氣中的水分2023/2/415相對(duì)濕度的時(shí)間變化絕大多數(shù)地區(qū)：與氣溫的日變化反相時(shí)間r夜晝T

地面水分蒸發(fā)強(qiáng)度

eT

E

并且E比e快因此T

r同理T

r日變化大氣中的水分2023/2/416近海地區(qū)及其它大型水體的周圍（晴朗穩(wěn)定的天氣條件下）與氣溫的日變化同相r時(shí)間夜晝海陸風(fēng)（水陸風(fēng)）晝：吹海風(fēng)，潮濕夜：吹陸風(fēng)，干燥

相對(duì)濕度的時(shí)間變化大氣中的水分2023/2/417

年變化大多數(shù)地區(qū)：與氣溫的年變化反相T

地面水分蒸發(fā)強(qiáng)度

eT

E

并且E比e快因此Tr同理T

rr時(shí)間夏季冬季

相對(duì)濕度的時(shí)間變化大氣中的水分2023/2/418季風(fēng)氣候區(qū)：與氣溫的年變化同相夏季：夏季風(fēng)，來(lái)自海洋，潮濕冬季：冬季風(fēng)，來(lái)自內(nèi)陸，干燥

相對(duì)濕度的時(shí)間變化夏季冬季時(shí)間r大氣中的水分2023/2/419

第二節(jié)蒸發(fā)與蒸散

一、水面蒸發(fā)

單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)水份蒸發(fā)的數(shù)量（重量或水層厚度），就稱為水面蒸發(fā)速度。單位：g／cm2·日道爾頓（Dalton）蒸發(fā)定律

W=A

大氣中的水分式中：W----水面蒸發(fā)速度(gcm-2日-1或mm日-1)A----與風(fēng)速有關(guān)的比例系數(shù)P----當(dāng)時(shí)的大氣壓力E----水面溫度下的飽和水汽壓e----貼近水面空氣的實(shí)際水汽壓2023/2/420影響水面蒸發(fā)速率的因子

溫度：T

E

d

W濕度：e

d

W

氣壓：P

W風(fēng)：風(fēng)速

W

蒸發(fā)面性質(zhì)：W過(guò)冷卻水＞W(wǎng)冰

蒸發(fā)面形狀：W凸面＞W(wǎng)平面＞W(wǎng)凹面

含鹽度：含鹽度

W大氣中的水分2023/2/421二、土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)定義:土壤水分汽化并向大氣擴(kuò)散的過(guò)程。土壤蒸發(fā)的兩種過(guò)程

第一種：蒸發(fā)直接發(fā)生在土壤表面。第二種：水分在土壤中某層次進(jìn)行蒸發(fā)之后，水汽通過(guò)土壤的孔隙達(dá)表層溢出土表。影響因子:土壤因子、氣象因子

大氣中的水分2023/2/422三、農(nóng)田蒸散植物蒸騰:

植物通過(guò)其體表（主要是葉面的氣孔）將體內(nèi)的水分以氣態(tài)形式蒸發(fā)到體外的過(guò)程，稱為植物蒸騰。葉片的蒸騰作用可以認(rèn)為是由兩部分組成的：（1）水分從葉肉細(xì)胞的表面到達(dá)葉子的外表面；（2）從葉子的外表面進(jìn)入空氣層。

大氣中的水分2023/2/423農(nóng)田蒸散:農(nóng)田中，植物蒸騰與株間土壤蒸發(fā)的總和。它的數(shù)值也表示了農(nóng)田的總耗水量。農(nóng)田蒸散特點(diǎn)農(nóng)田蒸散不限于土壤表面的水分，還包括植物根系層土壤的水分；植物通過(guò)葉片氣孔的張閉，可自行調(diào)節(jié)葉片蒸騰強(qiáng)度，從而影響農(nóng)田蒸散；蒸騰主要在白天，而土壤蒸發(fā)則晝夜均可進(jìn)行；蒸散面不僅是土面，還有葉面、莖面等植株表面。大氣中的水分2023/2/424農(nóng)田蒸散的影響因素氣象因素，包括輻射差額、溫度、濕度和風(fēng)等。植物因素，包括植物覆蓋度、植物種類、生長(zhǎng)發(fā)育狀況、氣孔數(shù)目與排列及氣孔張閉程度等。土壤因素，包括土壤通氣性、土壤含水量以及水分向土面和根系分布流動(dòng)的速度等。大氣中的水分2023/2/425一、凝結(jié)條件凝結(jié)發(fā)生的條件空氣達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)，并有凝結(jié)核存在。1、空氣的飽和或過(guò)飽和

實(shí)現(xiàn)方式：增大水汽含量：e

e＞E

降低溫度：T

T＜Td

大氣中常見的降溫過(guò)程：③混合冷卻④絕熱冷卻①輻射冷卻②接觸冷卻第三節(jié)水汽凝結(jié)與大氣降水大氣中的水分2023/2/4262、凝結(jié)核

定義：在水汽凝結(jié)過(guò)程中起凝結(jié)核心作用的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的氣溶膠質(zhì)粒。

分類：吸濕性凝結(jié)核：鹽粒、煙粒等非吸濕性凝結(jié)核：塵埃、花粉等大氣中的水分2023/2/427二、凝結(jié)物

地面凝結(jié)物：

露、霜、霧凇、雨凇露和霜：輻射冷卻的產(chǎn)物，形成在晴朗無(wú)風(fēng)的夜間和清晨。露：貼地層空氣中的水汽在地面發(fā)生凝結(jié)而形成的小水滴。Td＞0℃霜：貼地層空氣中的水汽在地面發(fā)生凝華而形成的小冰晶Td＜0℃熱容量小、導(dǎo)熱率小、粗糙的地表易形成露和霜。大氣中的水分2023/2/428大氣中的水分2023/2/429

霧凇∨和雨凇∽霧?。焊街跇渲拔矬w迎風(fēng)面上的白色的疏松的凝結(jié)物。分類晶狀霧凇（小冰晶）粒狀霧?。ㄐ”＃┯贲。哼^(guò)冷卻雨滴落地后凍結(jié)而形成的光滑而透明的冰層。大氣中的水分2023/2/430大氣中的水分2023/2/431近地層大氣中的凝結(jié)物霧：飄浮在近地層空氣中的小水滴和小冰晶。霧的分類：濃度輕霧（靄）＝能見度1～10km

霧≡能見度＜1km組成冰霧：小冰晶水霧：小水滴成因輻射霧：輻射冷卻，晴朗微風(fēng)和夜間和清晨。平流霧：接觸冷卻，冷暖空氣大規(guī)模運(yùn)動(dòng)時(shí)。平流輻射霧（混合霧）地形霧蒸發(fā)霧大氣中的水分2023/2/432

有關(guān)霧的氣象諺語(yǔ)（1）清晨霧濃，一日天晴。

（2）早起霧露，晌午曬破葫蘆。（3）早上地罩霧，盡管洗衣褲。

（4）春霧日頭，夏霧雨；秋霧涼風(fēng)，冬霧雪。（5）霧起不收，細(xì)雨不休；霧起即收，旭日可求。大氣中的水分2023/2/433大氣中的水分2023/2/434自由大氣中的凝結(jié)物（云）云：指高懸于空中，由水汽凝結(jié)（凝華）而成的小水滴、過(guò)冷卻水滴、冰晶單獨(dú)或混合組成的可見集合體。

分類：

發(fā)生學(xué)分類

積狀云（對(duì)流云）層狀云波狀云成因

形態(tài)學(xué)分類（國(guó)際分類法）云底高度和外形特征大氣中的水分2023/2/435云族云屬國(guó)際簡(jiǎn)寫國(guó)際名(拉丁文學(xué)名)云底平均高度低

云

族①積云

②積雨云

③層積云

④雨層云

⑤層云Cu

Cb

Sc

Ns

StCumulusCumulo-nimbusStratus-cumulusNimbo-stratusStratus2500米以下中

云

族①高積云

②高層云Ac

AsAlto-cumulusAlto-stratus2500～6000米高

云

族①卷云

②卷層云

③卷積云Ci

Cs

CcCirrusCirro-cumulusCirro-stratus6000米以上云的分類大氣中的水分2023/2/4362023/2/437淡積云大氣中的水分2023/2/438碎積云大氣中的水分2023/2/439濃積云大氣中的水分2023/2/440禿積雨云大氣中的水分2023/2/441鬃積雨云大氣中的水分2023/2/442透光高積云大氣中的水分2023/2/443透光高層云大氣中的水分2023/2/444毛卷云大氣中的水分2023/2/445透光高積云大氣中的水分2023/2/446淡積云大氣中的水分2023/2/447濃積云大氣中的水分2023/2/448濃積云大氣中的水分2023/2/449大氣中的水分碎雨云2023/2/450大理倉(cāng)山上空的云層大氣中的水分2023/2/451鋒面云系大氣中的水分2023/2/452

對(duì)流云團(tuán)大氣中的水分2023/2/453衛(wèi)星拍攝到的熱帶對(duì)流云團(tuán)大氣中的水分2023/2/454

龍卷風(fēng)大氣中的水分2023/2/455

龍卷風(fēng)大氣中的水分2023/2/4562023/2/457臺(tái)風(fēng)云系大氣中的水分2023/2/458大氣中的水分2023/2/459

臺(tái)風(fēng)大氣中的水分2023/2/460大氣中的水分2023/2/461大氣中的水分2023/2/462

大氣中的水分2023/2/463天上鉤鉤云，地上雨淋淋跑馬云，臺(tái)風(fēng)臨早上云城堡大雨快來(lái)到.大氣中的水分2023/2/464大氣中的水分2023/2/465第四節(jié)降水

一、降水的形成

大氣中的水分充分的水汽供應(yīng)和空氣的絕熱上升運(yùn)動(dòng)。云滴的增長(zhǎng)凝結(jié)過(guò)程碰并過(guò)程亂流碰并重力碰并凝結(jié)增長(zhǎng)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移2023/2/4662023/2/4671、降水量

從大氣中降落到地面未經(jīng)蒸發(fā)、滲透和流失，在水平面上積聚的水層厚度，稱為降水量。單位是mm。雪、霰、雹等固體降水的降水量為它們?nèi)诨蟮乃畬雍穸取?/p>

大氣中的水分

二、降水特征量2023/2/468

2、降水強(qiáng)度

單位時(shí)間的降水量，稱為降水強(qiáng)度。其時(shí)間一般以天或小時(shí)為單位。降水強(qiáng)度等級(jí)劃分有小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨等等。

3、降水變率

降水變率是表示降水量變化的特征量。

大氣中的水分2023/2/469

降水強(qiáng)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＞200.0大氣中的水分2023/2/470降水的種類雨陣雨毛毛雨雪陣雪雨夾雪陣性雨夾雪霰米雪冰粒冰雹,降水分類：降水性質(zhì)

連續(xù)性降水主要降自雨層云

間歇性降水主要降自層積云和高層云陣性降水主要降自積雨云

毛毛狀降水（毛毛雨）主要降自層云降水成因?qū)α饔甑匦斡赇h面雨臺(tái)風(fēng)雨大氣中的水分2023/2/471

雨和毛毛雨雪和冰針霰和米雪雨夾雪冰粒（凍雨）冰雹降水形態(tài)降水體雨雪霰霰米雪雹冰粒降水的種類大氣中的水分2023/2/472四、干燥度

定義：一個(gè)地區(qū)某時(shí)期的水面可能蒸發(fā)量與同期的降水量的比值。

干燥系數(shù)W0水面可能蒸發(fā)量，R

降水量

干濕區(qū)的劃分指標(biāo)干濕狀況年降水量mm干燥度K濕潤(rùn)＞800K＜1.00半濕潤(rùn)