第3章大氣中的水分

氣象氣候?qū)W地理科學(xué)與旅游學(xué)院2023/7/27第三章大氣的水分第一節(jié)蒸發(fā)與凝結(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2023/7/27第一節(jié)蒸發(fā)與凝結(jié)閱讀思考：1、理解水相變化的原理，水相變化的判據(jù)是什么？2、影響飽和水氣壓的因素有哪些？3、相對濕度日變化、年變化怎樣？4、當(dāng)云中冰水共存、冷暖云滴共存、大小水滴共存時(shí)，哪些云滴會(huì)蒸發(fā)？哪些云滴會(huì)凝結(jié)？為什么？5、空氣中水汽發(fā)生凝結(jié)要具備什么條件？2023/7/27一、水相變化1、水相變化的物理過程①蒸發(fā)---由水變成水汽的物理過程。②蒸發(fā)潛熱----1g水蒸發(fā)為同溫度下的水汽所需消耗的熱量。L=2497焦耳/g③凝結(jié)④凝結(jié)潛熱----凝結(jié)時(shí)所釋放的熱量.L=2497焦耳/g⑤凝華⑥升華2023/7/27⑦升華潛熱=融解潛熱+蒸發(fā)潛熱=334.7+2497=2831.7焦耳/g⑧凝華潛熱⑨潛熱交換過程----這種由水的相變導(dǎo)致的熱量吸收和釋放過程。⑩潛熱能----水的相變過程伴隨有能量轉(zhuǎn)化和交換，這種能量為潛熱能。2023/7/27蒸發(fā)面是出現(xiàn)蒸發(fā)（升華）還是凝結(jié)（凝華），其決定條件是什么？

e

<E蒸發(fā)過程實(shí)際水汽量未達(dá)到飽和狀態(tài).e

>E凝結(jié)過程實(shí)際水汽量達(dá)到過飽和狀態(tài).

e

=E實(shí)際水汽量達(dá)到飽和狀態(tài)，無蒸發(fā)也無凝結(jié).----e

與E2、水相變化的判據(jù)2023/7/27二、飽和水汽壓（E）1、E與蒸發(fā)面T的關(guān)系----E隨T的升高而增大.思考：這是為什么？注意兩點(diǎn)：E隨T的升高而增大。這意味著由于T的升高，原來飽和的空氣可變?yōu)椴伙柡?，重新出現(xiàn)蒸發(fā)；相反，T下降，E下降，意味原來飽和狀態(tài)的空氣變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，多余的水汽可能出現(xiàn)凝結(jié)。2023/7/27處在不同T下的飽和空氣，如果下降同樣的T，那么，在高溫條件下的飽和空氣凝結(jié)的水汽量要比低溫條件凝結(jié)的水汽要多。思考：為什么暴雨總是發(fā)生在暖季？2、E與蒸發(fā)面性質(zhì)的關(guān)系冰面和過冷卻水E冰<E過冷卻水

思考：為什么？2023/7/27這就是“冰晶效應(yīng)“，又稱貝吉龍理論，對降水的形成起重要作用。溶液面和純水面E溶<

E純

思考：為什么？冰晶水滴E冰<

e

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E過冷卻水E冰<

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e

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E過冷卻水2023/7/27E與蒸發(fā)面形狀的關(guān)系大、小水滴的飽和水氣壓大水滴的曲率小，小水滴曲率大.E大水滴<

E小水滴E大水滴<

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E小水滴對云霧的初始形成起作用.（大水滴半徑小于1微米）ABC凸水面（曲率大）E

A>平水面EB

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凹水面（曲率?。〦C2023/7/27三、影響蒸發(fā)的因素

（1）水源

（2）熱源

（3）飽和差E-e

（4）風(fēng)速和湍流擴(kuò)散的強(qiáng)度

2023/7/27四、空氣濕度的時(shí)間變化1、水汽壓（1）日變化湍流較強(qiáng)夏季（陸地）:一天中有兩個(gè)最高值（9h~10h,21h~22h)和兩個(gè)最低值（清晨、午后）.湍流不強(qiáng)季節(jié)（海洋、沿?；蜿懙兀?一天中有一個(gè)最高值（午后）和一個(gè)最低值（

清晨）.2023/7/27（2）年變化----一年中有一個(gè)最高值和最低值.2、相對濕度（f=

e

/Ex100%）（1）日變化：（2）年變化：2023/7/27五、水汽凝結(jié)的條件（1）空氣要達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài).增加大氣中水汽過飽和狀態(tài)的過程：暖水面蒸發(fā)空氣的冷卻（絕熱冷卻、輻射冷卻、平流冷卻）（2）要有凝結(jié)核中國霧都----重慶Back2023/7/27第二節(jié)地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象

閱讀思考：1、什么是霜和露？在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，我們要預(yù)防的是霜還是霜凍？為什么？可采用什么措施？2、云和霧有何異同？“十霧九晴”指的是什么霧？3、重慶為什么成為中國霧都？4、積狀云、層狀云、波狀云有什么特點(diǎn)？其形成原因是什么？2023/7/27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1、露和霜2023/7/27諺語：露水起晴天，霜重見晴天。諺語：冬天吹大風(fēng)，日頭火樣紅；日落紅霞現(xiàn)，風(fēng)停霜必濃。2023/7/27

露和霜（1）概念----近地面空氣中水汽，因地面或地面物體輻射冷卻，使其溫度低于貼地空氣的Td時(shí)，水汽則凝結(jié)在地面或近地面物體上。那么若Td

>0℃，凝結(jié)物是水滴，稱為露.若Td

<

0℃,凝結(jié)物是松散結(jié)構(gòu)白色冰晶，稱為霜。2023/7/27（2）形成的條件空氣濕度.晴朗和微風(fēng)的夜晚.地面或地物不利于傳導(dǎo)熱量，而易于凝結(jié)。（3）露和霜的區(qū)別降溫條件不同：形態(tài)不同：2023/7/27（4）霜和霜凍的區(qū)別霜凍：低溫。低溫>

Td，

有霜凍而無霜出現(xiàn)，稱為黑霜；低溫<

Td，有霜凍同時(shí)有霜出現(xiàn)，稱為白霜；

2023/7/27在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，我們要預(yù)防的是霜還是霜凍？為什么？可采用什么措施？2023/7/272023/7/272、霧凇和雨?。?）霧凇----過冷水滴凝聚而成的白色固體凝結(jié)物。晶狀霧凇----在有霧、微風(fēng)、冰晶與過冷卻水共存，T<-15℃天氣條件下，過冷卻霧滴蒸發(fā)后，由水汽凝華而成。粒狀霧凇----在有霧、風(fēng)速較大，T=-2~7℃天氣里，風(fēng)把過冷霧滴吹到冷的物體表面迅速凍結(jié)而成。2023/7/27（2）雨?。ū琛鲇辏?---由過冷卻雨滴降到T<0℃

的地面或地物上，立即凍結(jié)成透明或毛玻璃狀的緊密冰層，使電線和樹枝變成粗大的冰棍，地面積起厚厚的冰層。0℃0℃0℃云層氣層或云層2023/7/272023/7/272023/7/272023/7/27黑龍江省牡丹江市雙峰林場2023/7/272023/7/272023/7/271、概念----懸浮在近地面空氣中的大量水滴或冰晶的可見集合體，使水平能見度小于1Km的物理現(xiàn)象。2、形成條件水汽充足有冷卻過程有凝結(jié)核二、近地面空中的主要凝結(jié)物----霧2023/7/27霧氣團(tuán)霧鋒面霧蒸發(fā)霧混合霧冷卻霧輻射霧平流霧上坡霧(形成的天氣條件）(形成的條件)(形成的冷卻過程)3、霧的分類2023/7/27（1）

輻射霧①概念：地面輻射冷卻使貼近地氣層變冷而形成的霧。②形成的條件：晴夜微風(fēng)（1~3m/s)水汽充足大氣層結(jié)穩(wěn)定（逆溫層）2023/7/27③特征厚度不大，日變化明顯；（為什么?）季節(jié)性，冬季多見；（為什么?）地方性較強(qiáng)。預(yù)測天氣：“十霧九晴”（2）平流霧①

概念：暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面而逐漸冷卻形成的霧。2023/7/27②形成的條件：下墊面與移來的暖濕空氣的溫差較大空氣濕度大適宜的風(fēng)向和風(fēng)速（2~7m/s)層結(jié)較穩(wěn)定③特征：范圍廣，厚度大，時(shí)間長，無明顯的日變化；（為什么?）海洋四季多見，沿海春夏多見；（為什么?）沿海多于內(nèi)陸，高緯多于低緯。2023/7/272023/7/27（3）平流輻射霧

----由平流冷卻和輻射冷卻共同作用而形成的霧。

----出現(xiàn)的時(shí)期隨各地風(fēng)向的季變有差異。冬季春季2023/7/27（4）

蒸發(fā)霧----冷空氣經(jīng)過暖水面時(shí)，水面上不斷蒸發(fā)出來水汽遇到冷空氣凝結(jié)形成的霧。（5）上坡霧----穩(wěn)定的空氣沿高地或山坡上升因絕熱冷卻而形成的霧。（6）鋒面霧----冷暖性質(zhì)不同的氣團(tuán)交界處形成的霧。2023/7/27廬山上坡霧2023/7/27廬山上坡霧2023/7/27重慶重慶為什么成為中國霧都？2023/7/27三、

云1、概念----由水汽凝結(jié)而成的大量的小水滴或小冰晶高懸于空中的可見聚合體。2、形成條件水汽充足有凝結(jié)核有冷卻降溫2023/7/273、云的生成過程動(dòng)力抬升（鋒面、大范圍氣流輻合）熱力抬升地形抬升大氣波動(dòng)4、云的分類（1）按云的溫度分：冷云（0℃以下）暖云（0℃以上）2023/7/27（2）按云的相態(tài)分：水成云（暖水滴和過冷卻水）冰成云（冰晶）混合云（過冷卻水和冰晶）（3）按云的上升氣流特點(diǎn)和形狀分：積狀云層狀云波狀云2023/7/27云型低小于2000米中2000~6000米高大于6000米層狀云雨層云（Ns）高層云（As）卷層云（Cs）卷云（Ci）波狀云層積云（Sc）層云（St）高積云（As）卷積云（Cs）積狀云淡積云（Cuhum）濃積云（CuCong）積雨云（Cb）云的分類2023/7/275、積狀云圖中的積狀云什么季節(jié)多見？2023/7/27預(yù)測天氣：夏天的下午是淡積云為晴天的預(yù)兆，早上是濃積云則為雷雨的預(yù)兆。黑云上頂，風(fēng)雨不用請。一塊黑云在天頂，再大風(fēng)雨也不驚。2023/7/27NEXT（1）成因----主要熱力對流引起。（2）特點(diǎn)及其成因個(gè)體分明、孤立分散.（為什么?）底平、頂凸。（為什么?）（3）積狀云形成的幾個(gè)階段：淡積云階段濃積云階段積雨云階段2023/7/27V=5m/sV=15~20m/sV=20~30m/sT=-15℃諺語若夏天下午是淡積云，其天氣預(yù)兆：若夏天早上是濃積云，其天氣預(yù)兆：2023/7/27“日暈三更雨“月暈午時(shí)風(fēng)”“日暈三更雨2023/7/27日月暈

6、層狀云卷云卷層云高層云雨層云圖中的層狀云什么季節(jié)多見？NsAsCsCi2023/7/27（1）成因----動(dòng)力抬升（2）特征范圍大，連成一片.

（為什么?）結(jié)構(gòu)、顏色差別不大.

（為什么?）降水連續(xù)性、強(qiáng)度小、時(shí)間長。（為什么?）

2023/7/272023/7/27預(yù)測天氣：“瓦塊云，曬死人”；“天上鯉魚斑,明天曬谷不用翻”2023/7/277、波狀云（1）成因----有大氣波動(dòng)和湍流運(yùn)動(dòng)逆溫層2023/7/27（2）特征厚度不大，較穩(wěn)定.排列有序整齊，降水具有間歇性。Back2023/7/27第三節(jié)降水閱讀思考：1、什么是降水？降水是怎樣形成的？2、為什么有云不一定有降水？3、人工降水的基本原理是什么？2023/7/27第三節(jié)降水一、概念:----從云中生成降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水汽凝結(jié)物。水汽云滴、冰晶胚胎云滴雨滴二、降水形成的宏觀條件:水汽充足要有上升運(yùn)動(dòng)三、降水形成的物理過程水汽云滴、冰晶胚胎云滴雨滴2023/7/271、云滴的凝結(jié)（華）增長過程（1）云內(nèi)維持一定的過飽和狀態(tài)（增長有限度）（2）云滴之間要存在飽和水汽壓差異，即高、低溫云滴共存；大、小云滴(水滴）共存；冰晶、過冷卻水共存。（增長也有限度）冰晶水滴E冰<

ee

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E過冷卻水E冰<

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E過冷卻水2023/7/272023/7/27大、小水滴的飽和水氣壓大水滴的曲率小，小水滴曲率大.E大水滴<

E小水滴E大水滴<

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E小水滴E大水滴<

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E小水滴2、云滴的碰并增長過程（1）碰并增長----兩個(gè)或兩個(gè)以上的水滴相碰合并而增大的過程。（2）重力碰并----在地球的重力場中，大小水滴運(yùn)動(dòng)速度不同而產(chǎn)生的碰并現(xiàn)象。云滴的凝結(jié)（華）增長過程與云滴的碰并增長過程同時(shí)起作用。2023/7/27四、降水類型按降水形態(tài)分：----雨、雪、冰雹、霰.按降水性質(zhì)分：----連續(xù)性降水、陣性降水、毛毛雨.按降水強(qiáng)度分：----小雨大雨；小雪大雪。2023/7/27蕉嶺縣受損的房屋平遠(yuǎn)仁居鎮(zhèn)冰雹2013年3月19日冰雹2023/7/27類別強(qiáng)度（mm/d）類別強(qiáng)度（mm/d）小雨0.1~9.9暴雨50~99.9中雨10~24.9大暴雨100~199.9大雨25~49.9特大暴雨≧200小雪中雪大雪雪（mm/d）<2.52.5~5.0>5.02023/7/27加勒比海中瓜達(dá)盧佩島上的巴斯特是有記錄的短時(shí)間內(nèi)降雨最猛烈的地方。1970年11月26日，這里每分鐘的降雨量達(dá)到了38