安師大氣象學(xué)與氣候?qū)W課件03大氣的水分

第三章大氣的水分

第一節(jié)蒸發(fā)和凝結(jié)第二節(jié)地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象第三節(jié)降水一、水相變化

1.物理過程：分子運(yùn)動(dòng)論N＞n蒸發(fā)(未飽和)，N=n動(dòng)態(tài)平衡(飽和)，N＜n凝結(jié)(過飽和)第一節(jié)

蒸發(fā)和凝結(jié)

氣象判斷：e(實(shí)有水汽壓)與

E(飽和水氣壓)

2.三相圖：“二點(diǎn)、三區(qū)域、四曲線”

(1)三區(qū)域：冰、水、水汽。在三個(gè)區(qū)域內(nèi)不存在任何動(dòng)態(tài)平衡

3.相變潛熱(2)四曲線：OA為蒸發(fā)曲線（線上水和水汽是處于平衡狀況，不在該線上的點(diǎn)不可能處于動(dòng)態(tài)平衡狀況）；OB為升華線（冰和水汽達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的曲線）；OB’為過冷水蒸發(fā)曲線（過冷水和水汽之間動(dòng)態(tài)平衡）；OC為融解曲線（表示冰和水達(dá)到平衡時(shí)飽和水汽壓和溫度之間的關(guān)系曲線。)(3)兩點(diǎn)：O點(diǎn)為三相點(diǎn)，表示在該點(diǎn)上才有可能三相之間的動(dòng)態(tài)平衡。（T0=0.0076℃，E0=6.11hPa）K點(diǎn)為臨界點(diǎn)，表示飽和水汽壓和溫度超過K點(diǎn)時(shí)只存在氣態(tài)。（TK=374K，EK=218個(gè)大氣壓）二、飽和水汽壓

1.蒸發(fā)面的溫度：按指數(shù)規(guī)律迅速增大(暴雨發(fā)生在暖季?)2.蒸發(fā)面性質(zhì)(1)同溫下E冰面<E過冷水面（冰晶效應(yīng)?）(2)E溶液面<E純水面(3)E帶電面<E不帶電3.蒸發(fā)面形狀：

E凹面

<E平面

<E凸面

(凝結(jié)增長?)在溫度一定情況下，單位體積空氣中的水汽量有一定限度，如果水汽含量達(dá)到此限度，空氣就呈飽和狀態(tài)，這時(shí)的空氣，稱飽和空氣。飽和空氣的水汽壓（E）稱飽和水汽壓，也叫最大水汽壓。

t℃0-5-10-11-12-15-20-25-30-35-40-50Es6.108-102.9632.6442.44l1.9421.2540.8070.5090.3140.1890.064Ei6.1084.2152.5972.3762.1721.6521.0320.6320.3800.2230.1280.039△E02.9630.2660.2680.2690.2600.2220.1750.1290.0910.06l0.025過冷水：水的溫度在0℃以下，甚至在-20—30℃以下仍不結(jié)冰，處于這種情況下的水，稱為過冷卻水。

水面：α、β分別為7.63和241.9

冰面：α、β分別是9.5和265.5

三、影響蒸發(fā)的因素水源熱源飽和差（E-e）

風(fēng)速與湍流擴(kuò)散

道爾頓定律：W（蒸發(fā)速度）、飽和差（E-e）及分子擴(kuò)散系數(shù)（A）成正比，氣壓（P）成反比。

四、濕度隨時(shí)間的變化：日變化、年變化

絕對濕度：單位體積空氣中所含的水汽質(zhì)量，即空氣當(dāng)中水汽的密度，單位為g/m3

相對濕度：空氣中實(shí)有水汽壓(e)與飽和水汽壓(E)的比值。

f=e*100%/E

五、大氣中水汽凝結(jié)的條件

一是有凝結(jié)核或凝華核的存在二是大氣中水汽要達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)

(1)暖水面蒸發(fā)(改變e)(2)空氣的冷卻（改變E）

絕熱冷卻：云輻射冷卻：霧平流冷卻：混合冷卻：第二節(jié)

地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象

一、地面的水汽凝結(jié)物

（一）露和霜

形成條件：晴朗、微風(fēng)

霜凍：指在農(nóng)作物生長季節(jié)里，地面和植物表面溫度下降到足以引起農(nóng)作物遭受傷害或者死亡的低溫；而霜是指白色固體凝結(jié)物。二者是有區(qū)別的。

（二）霧凇和雨凇

霧?。菏切纬捎跇渲ι?、電線上或其它地物迎風(fēng)面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。

雨?。菏切纬稍诘孛婊虻匚镉L(fēng)面上的透明的或毛玻璃狀的緊密冰層。二、近地面層空氣中的凝結(jié)

霧：是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于1km的物理現(xiàn)象。根據(jù)霧形成的天氣條件分為：氣團(tuán)霧及鋒面霧；根據(jù)氣團(tuán)霧的形成條件分為冷卻霧、蒸發(fā)霧及混合霧。根據(jù)冷卻過程不同冷卻霧又分為：輻射霧、平流霧及上坡霧等。

1.輻射霧：是由地面輻射冷卻使貼地氣層變冷而形成的。

2.平流霧：是暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面而逐漸冷卻形成。

3.上坡霧：穩(wěn)定的空氣沿高地或山坡上升時(shí)因絕熱冷卻而形成。三、云云：空氣中由水滴和冰晶所組成的聚合物。

(一)云的形成條件和分類

形成條件：①凝結(jié)核；②空氣水汽飽和

(大氣上升：熱力對流、動(dòng)力抬升、大氣波動(dòng)、地形抬升）

分類（表3.3）：3族11屬(二)各種云的形成

1.積狀云的形成：空氣對流上升，垂直發(fā)展的云塊。

分為淡積云、濃積云和積雨云。

2.層狀云的形成：是均勻幕狀的云層，常具有較大的水平范圍，其中包括卷層云(卷云)、高層云及雨層云。3.波狀云的形成：波狀云是波浪起伏的云層。

包括卷積云，高積云、層積云。

4.特殊云狀的形成：

如堡狀、絮狀、懸球狀、莢狀等。淡積云濃積云積雨云卷云鉤卷云高層云層云透光卷積云透光高積云透光層積云堡狀云莢狀云彩虹龍卷風(fēng)彩虹龍卷風(fēng)第三節(jié)降水

降水：從云中降到地面上的液態(tài)或固態(tài)水。常見的降水形式有雨、雪、霰、冰雹等。描述物理量：降水量、降水強(qiáng)度

一、云滴增長的物理過程

云滴：半徑小于100um的水滴

雨滴：半徑大于100um的水滴，標(biāo)準(zhǔn)雨滴半徑為1000um。

(一)云滴凝結(jié)(或凝華)增長

冰晶效應(yīng)、凝結(jié)增長、冷暖共存云滴

(二)云滴的沖并增長

圖3-13大小水滴在下落過程中的沖并二、雨和雪的形成三、各類云的降水：積狀云、層狀云、波狀云

四、人工影響云雨：冷云、暖云的人工降水五、降水分布

1.在帶狀分布中有三個(gè)主要特點(diǎn)：

①有一個(gè)赤道降水最大值，其位置和熱赤道一樣略偏在北半球；②高緯度的降水總量很小；③在副熱帶緯度是一個(gè)次低值。

2.影響因子：大氣的運(yùn)動(dòng)、