《大氣降水專題復(fù)習(xí)》課件

大氣降水專題復(fù)習(xí)探討大氣中水分的循環(huán)過程及其對氣候和環(huán)境的影響。了解降水形成的機理,掌握氣象預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)的相關(guān)知識。導(dǎo)言概述降水專題本次課程將全面介紹大氣降水的形成機理、特征和影響因素,幫助同學(xué)們深入理解這一重要氣象過程。掌握關(guān)鍵知識通過學(xué)習(xí)本專題,同學(xué)們將能夠掌握云的生成、降水的形成以及影響降水的主要因素等關(guān)鍵知識。應(yīng)用所學(xué)知識在此基礎(chǔ)上,同學(xué)們還可以運用所學(xué)知識分析特殊天氣事件,并對降水進行預(yù)報和預(yù)測。大氣降水的定義和特征1定義大氣降水是指由水汽凝結(jié)而形成的各種降落到地球表面的液態(tài)或固態(tài)的水。2形式大氣降水主要包括雨、雪、冰雹、露和霜等多種形式。3分布降水在時間和空間上都存在顯著的變化,受地理位置、季節(jié)、氣候系統(tǒng)等多種因素影響。4重要性大氣降水是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、補充地表水和地下水資源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水汽在大氣中的來源和循環(huán)水汽來源水汽主要來自陸地蒸發(fā)、植被蒸騰以及海洋表面的蒸發(fā)。這些過程將地表水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水汽進入大氣中。大氣水汽循環(huán)水汽在大氣中由風(fēng)力帶動不斷循環(huán)流動,最終以降水形式返回地表,形成完整的大氣水循環(huán)過程。水循環(huán)過程水汽在大氣中升華、凝結(jié)形成云,再以降水的形式回到地表,最終重新蒸發(fā)進入大氣,構(gòu)成完整的水循環(huán)。云的形成過程1水汽凝結(jié)空氣中的水汽在特定條件下凝結(jié)成水滴2氣流上升受地形或熱力影響的空氣上升到高空3降溫冷凝上升空氣溫度下降導(dǎo)致水汽進一步凝結(jié)4云滴生長云滴不斷碰撞匯聚變大直到形成降水云的形成是一個復(fù)雜的過程。首先,空氣中的水汽在特定條件下發(fā)生凝結(jié),形成細小的水滴。這些水滴隨后隨上升的氣流被帶到高空,溫度進一步下降使水汽凝結(jié)成更大的云滴。云滴不斷碰撞合并直至達到一定尺寸,最終形成降水。這個循序漸進的過程貫穿了云的生成和發(fā)展。云的分類和特點積云團簇狀云層,常見于晴朗天氣。標志著對流活動開始,可能發(fā)展為對流云。層云廣泛分布的水平云層,通常伴有降水。形成于溫度反轉(zhuǎn)層或氣流上升層。卷云呈卷曲狀的高層云,標志著強烈的風(fēng)切變?？捎糜陬A(yù)測暴風(fēng)雨的發(fā)生。雨云降水性強的云,常見于低層。包括積雨云、層雨云和對流雨云等。降水的形成機理1水汽的凝結(jié)當(dāng)空氣中的水汽遇到溫度足夠低的表面時，會發(fā)生凝結(jié)過程,形成液態(tài)或固態(tài)的水滴。這是降水形成的基礎(chǔ)。2冷卻過程空氣在上升時會發(fā)生絕熱冷卻,溫度下降到露點以下,導(dǎo)致水汽凝結(jié)成云droplets。進一步降溫會形成降水。3上升運動地表加熱、鋒面、地形等都會引起空氣上升,從而導(dǎo)致降水的形成。不同的上升過程會產(chǎn)生不同的降水類型。雨的形成過程1水汽凝結(jié)空氣中的水汽在特定溫度和壓力下凝結(jié)成液態(tài)水滴2水滴生長水滴通過凝結(jié)和碰并過程不斷增大3重力墜落當(dāng)水滴變大到一定重量時,在重力作用下開始下墜4降水形成水滴穿過云層并最終落到地面,形成降雨雨滴的形成過程包括水汽凝結(jié)、水滴生長、重力墜落和最終降水。這個過程中,溫度和壓力的變化以及水滴間的相互作用都起著關(guān)鍵作用,最終使得水滴達到足夠的質(zhì)量而落到地面。雪的形成過程1水蒸氣凝結(jié)當(dāng)空氣溫度降低到露點以下時,空氣中的水蒸氣會凝結(jié)成小水滴,形成云霧。2升華過程隨著溫度進一步下降,云霧中的小水滴會直接升華成冰晶,而不會經(jīng)歷液態(tài)階段。3冰晶結(jié)晶冰晶在空氣中結(jié)晶并逐漸長大,形成各種美麗的雪花晶體。冰雹的形成過程水汽聚集大量水汽在對流性強的云層中聚集上升。液態(tài)水凝結(jié)水汽在低溫環(huán)境中發(fā)生凝結(jié),形成液態(tài)水滴。冰晶生成當(dāng)水滴溫度降至0°C以下時,會結(jié)成冰晶。不斷生長冰晶不斷吸收周圍水汽,在上升氣流中不斷增大。降落地面當(dāng)冰晶變得太重而無法被上升氣流托住時,就會落到地面。露和霜的形成過程1水汽飽和冷空氣使地面溫度下降2相變和凝結(jié)水汽在冷空氣中凝結(jié)成露水3結(jié)晶成霜露水在低溫下轉(zhuǎn)化為冰晶當(dāng)?shù)孛鏈囟鹊陀诼饵c溫度時,空氣中的水汽就會直接凝結(jié)在地面上,形成露珠。如果地面溫度進一步降低到冰點以下,露水就會轉(zhuǎn)化成冰晶,形成白霜覆蓋在地表。這種由水汽直接凝結(jié)成冰晶的過程就是霜的形成。影響降水的因素地形地形是影響降水最重要的因素之一。山脈和高地會引起空氣上升和冷卻，從而導(dǎo)致地形性降水。平原和盆地則容易形成地域性降水。氣壓系統(tǒng)不同的氣壓系統(tǒng)如高壓和低壓會影響大氣的上升和下沉運動，進而影響降水的形成。如鋒面天氣、氣旋和反氣旋等都會引發(fā)不同的降水過程。海洋海洋是水汽的主要來源。海表溫度的變化會影響水汽通量和水汽凝結(jié)。大洋和內(nèi)陸的距離差異也會造成降水差異。季風(fēng)季風(fēng)是指由于陸地和海洋熱力差異引起的定期性風(fēng)向和風(fēng)速變化,它顯著影響著亞洲、非洲和澳大利亞等地區(qū)的降水分布。地形對降水分布的影響山地地形山脈可以引起強制上升氣流,造成雨量豐富,通常山區(qū)降水量較高。平原地形平坦地形不利于形成強烈上升氣流,使降水相對較少。海洋環(huán)境靠近大海的地區(qū),海陸溫差引發(fā)的大氣對流往往會帶來充沛的降水。氣壓系統(tǒng)對降水的影響高壓系統(tǒng)阻擋氣流高壓系統(tǒng)會阻擋濕潤的氣流進入,使得該區(qū)域干燥缺少降水。低壓系統(tǒng)促進上升氣流低壓系統(tǒng)會引起大氣中的濕潤空氣上升,產(chǎn)生云層和降水。冷鋒的作用冷鋒的到來會造成大氣大范圍的上升運動,促進降水發(fā)生。暖鋒的作用暖鋒的通過會使下層暖濕空氣被抬升,也會引發(fā)廣泛的降水。海洋對降水的影響海洋熱量效應(yīng)海洋吸收和釋放大量熱量,影響局部地區(qū)的溫度和濕度,從而影響降水格局。海洋熱量的季節(jié)變化還會引起季風(fēng)與季節(jié)性降水的出現(xiàn)。海洋水汽來源海洋是大氣中水汽的主要來源。水汽的蒸發(fā)和輸送過程對區(qū)域降水格局的形成至關(guān)重要。海洋氣旋活動熱帶氣旋等海洋氣象系統(tǒng)會帶來大量的水汽和強降水,極大地影響沿海地區(qū)的降水特征。季風(fēng)對降水的影響季風(fēng)的形成季風(fēng)是由于大陸和海洋之間熱量差異導(dǎo)致的周期性風(fēng)向變化。這種熱力差異會影響大氣環(huán)流,進而影響降水的分布。夏季季風(fēng)在夏季,熱帶低壓系統(tǒng)和暖濕氣流會給沿海地區(qū)帶來大量降水。這種季風(fēng)性降水通常集中在6-8月份。冬季季風(fēng)冬季,大陸會出現(xiàn)高壓系統(tǒng),寒冷干燥的風(fēng)向會使內(nèi)陸地區(qū)干旱。同時會給東南沿海地區(qū)帶來大量降水。季風(fēng)對中國降水的影響中國地域廣大,不同地區(qū)的季風(fēng)模式存在差異,導(dǎo)致了中國降水分布的明顯差異。東南沿海地區(qū)屬典型的季風(fēng)氣候。極端降水事件極端降水事件指大量短期內(nèi)降下的異常降水,如持續(xù)暴雨、臺風(fēng)暴雨、梅雨季特大暴雨等。這些事件往往引發(fā)嚴重的洪澇災(zāi)害,導(dǎo)致財產(chǎn)損失和人員傷亡。及時預(yù)報和應(yīng)對極端降水事件對防災(zāi)減災(zāi)至關(guān)重要。極端降水事件通常與強烈的對流性天氣過程有關(guān),受諸多氣象因素影響,如溫度、濕度、氣壓、風(fēng)等。了解這些關(guān)鍵因素的變化規(guī)律對精確預(yù)報極端降水至關(guān)重要。干旱和洪澇災(zāi)害1干旱災(zāi)害干旱是指長期降水量明顯偏少,導(dǎo)致土壤水分嚴重不足,對人類生產(chǎn)生活造成嚴重影響的氣象災(zāi)害。2洪澇災(zāi)害洪澇是指降水量異常增加,致使河流、湖泊或地面積水過多,嚴重危害人類生產(chǎn)生活的氣象災(zāi)害。3成因分析干旱和洪澇往往由持續(xù)性的氣象異常引起,如大氣環(huán)流異常、海溫異常等都是導(dǎo)致這類災(zāi)害的重要因素。4災(zāi)害預(yù)防加強監(jiān)測預(yù)報,制定應(yīng)急預(yù)案,采取有效調(diào)度措施,可以有效減輕干旱和洪澇災(zāi)害的損失。降水量的測量方法雨量計測量雨量計可精確測量降水量。它由一個圓筒和一個漏斗組成,通過收集和測量雨水的體積來計算降水量。氣象觀測站測量氣象觀測站裝有各種儀器,如雨量計、大氣壓力計等,可全面監(jiān)測并記錄降水量、風(fēng)向風(fēng)速、溫度等氣象數(shù)據(jù)。雷達測雨氣象雷達可遠程監(jiān)測降水情況,根據(jù)回波強度推算降水強度和分布,為預(yù)報和監(jiān)測降水提供重要數(shù)據(jù)支持。氣象觀測站網(wǎng)氣象觀測站網(wǎng)是一個廣泛覆蓋全國各地的氣象監(jiān)測系統(tǒng)。它由數(shù)千個地面觀測站、雷達站、衛(wèi)星觀測站等組成，用于實時監(jiān)測和收集各種氣象要素數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為天氣預(yù)報、氣候分析和災(zāi)害預(yù)警等提供了基礎(chǔ)支撐。觀測站網(wǎng)的密集分布和高度自動化,確保了氣象監(jiān)測的廣泛性和實時性,為國家氣象服務(wù)事業(yè)提供了堅實的基礎(chǔ)設(shè)施。降水?dāng)?shù)據(jù)的處理和分析1數(shù)據(jù)收集從氣象觀測站網(wǎng)收集降水?dāng)?shù)據(jù)2質(zhì)量控制驗證數(shù)據(jù)的可靠性和完整性3數(shù)據(jù)分析運用統(tǒng)計和制圖方法分析數(shù)據(jù)4結(jié)果解釋結(jié)合氣候背景得出專業(yè)結(jié)論降水?dāng)?shù)據(jù)的處理和分析是氣象工作的重要環(huán)節(jié)。從氣象站網(wǎng)收集的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過質(zhì)量控制和統(tǒng)計分析,才能得出有意義的結(jié)果。通過不同的分析方法,可以深入了解降水的時空分布規(guī)律和形成機理,為氣象預(yù)報和水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。降水預(yù)報的基本原理雷達監(jiān)測利用氣象雷達實時監(jiān)測云雨系統(tǒng)發(fā)展變化,為短期預(yù)報提供依據(jù)。衛(wèi)星遙感通過衛(wèi)星云圖分析,掌握云系的運動和演變趨勢,為中長期預(yù)報提供信息。數(shù)值預(yù)報模式基于大氣動力學(xué)和熱力學(xué)方程的數(shù)值模擬,可預(yù)測未來天氣變化。實測資料分析利用地面、探空等觀測資料監(jiān)測當(dāng)前大氣狀況,為預(yù)報提供依據(jù)。短期天氣預(yù)報1數(shù)據(jù)收集通過氣象觀測站網(wǎng)和衛(wèi)星遙感等方式,實時收集天氣數(shù)據(jù),包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等關(guān)鍵指標。2模型分析利用數(shù)值天氣預(yù)報模型,根據(jù)收集的數(shù)據(jù)對未來天氣走勢進行模擬和分析,預(yù)測溫度、降水、風(fēng)等變化趨勢。3結(jié)果輸出綜合分析模型預(yù)測結(jié)果,編制天氣預(yù)報信息,及時向公眾發(fā)布未來幾天的天氣情況。中長期天氣預(yù)報1氣候模型復(fù)雜的數(shù)值天氣預(yù)報模型2大氣環(huán)流分析觀察全球大氣環(huán)流形勢變化3概率預(yù)報對未來天氣情況的概率估計中長期天氣預(yù)報依靠復(fù)雜的氣候模型，結(jié)合對全球大氣環(huán)流的分析,給出未來一周到一個月甚至更長時間的天氣情況概率預(yù)報。這種預(yù)報能夠為政府和公眾提供較長期的天氣信息,為應(yīng)對極端天氣事件做好準備。降水形態(tài)的時空分布特點時間分布降水在一年內(nèi)的分布存在明顯的季節(jié)性變化,不同地區(qū)的降水高峰季節(jié)各不相同?？臻g分布受地理位置、地形、氣候等因素影響,世界各地的降水分布存在很大差異,呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特征。降水形態(tài)變化不同地區(qū)和季節(jié),降水形態(tài)也會發(fā)生變化,如雨、雪、冰雹等。這些變化反映了大氣溫度、濕度的變化。全球降水格局全球降水格局呈現(xiàn)出明顯的地域差異。熱帶地區(qū)的降水量最大,主要集中在赤道附近的雨林地區(qū);而高緯度地區(qū)的降水量則較小。此外,在一些大陸內(nèi)陸地區(qū)也存在干旱氣候。這些差異與地理位置、海陸分布、地形等因素密切相關(guān)。40M年降水量赤道地區(qū)年降水量可達40米，是高緯度地區(qū)的數(shù)倍。15K年降水天數(shù)熱帶雨林地區(qū)一年中有超過15000小時的降水天數(shù)。80%降水水量分布全球約80%的降水集中在熱帶和亞熱帶地區(qū)。50mm極端干旱區(qū)降水某些干旱內(nèi)陸地區(qū)年降水量僅有50毫米左右。區(qū)域降水特點熱帶雨林地區(qū)熱帶雨林地區(qū)終年高溫多雨,全年降水量豐沛,每月降水量變化不大,為全年性降水區(qū)。沙漠地區(qū)沙漠地區(qū)終年干旱少雨,全年降水量極少,季節(jié)性差異明顯,多在冬季和春季有少量降水。溫帶雨量區(qū)溫帶雨量區(qū)夏季雨量充沛,冬季相對干燥,呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。高原地區(qū)高原地區(qū)由于地形的影響,降水隨海拔和坡向的變化而有明顯的差異,局地性強。中國大陸的降水分布1東部沿海地區(qū)受海洋性季風(fēng)影響，年降水量較高，主要集中在夏季。2西南內(nèi)陸地區(qū)受地形影響，年降水量豐富，且降水季節(jié)性分布明顯。3西北干旱地區(qū)年降水量較少，冬春季干旱，夏季短期降水較多。4青藏高原地區(qū)受地形和季風(fēng)的雙重影響，降水分布極不均勻?？偨Y(jié)回顧大氣降水的形成過程我們學(xué)習(xí)了水汽的來源和循環(huán)、云的形成以及雨、雪、冰雹等各種降水形式的形成機理。這些過程是構(gòu)成大氣降水的基礎(chǔ)。影響降水的主要因素地形、氣壓系統(tǒng)、海洋和季風(fēng)等都對降水的分布和數(shù)量產(chǎn)生重要影響。了解這些因素有助于理解不同地區(qū)的降水特點。降水觀測與分析通過氣象站網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)收集