气象学第五章大气中的水分.

第五章大气中的水分本章内容空气湿度蒸发和蒸散凝结和凝结物降水第一节空气湿度空气湿度：空气中水汽含量的多少或潮湿程度。湿度参量：表征空气中水汽含量的多少和潮湿程度的物理量。湿度参量水汽压相对湿度露点温度饱和差比湿混合比绝对湿度一、空气湿度参量水汽压（e）反映空气中水汽含量的多少水汽含量水汽压e定义：空气中水汽的分压强。单位：百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa)饱和水汽压（E）反映空气的最大水汽容纳能力饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）定义：饱和湿空气中水汽的分压强。影响因子：EET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相对湿度（f）定义：空气的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比值。%100Eef反映空气的潮湿程度温度不变，E不变：水汽含量er水汽含量不变，e不变：温度Er露点温度（Td）定义：对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。EeTTTdeE（T,e）反映空气中水汽含量的多少，水汽含量露点温度Td饱和差（d）定义：同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。d=E-e反映空气的潮湿程度。影响因子：温度不变，E不变：水汽含量ed水汽含量不变，e不变：温度Ed水汽含量、温度比湿（q）、混合比（S）、绝对湿度（a）比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。dwwmmmq混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。m水汽m干空气S＝————比湿和混合比具有保守性绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量。a＝———m水汽V二、空气湿度的时间变化水汽压的时间变化日变化单波型（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、沙漠地区e时间日出前14时10时22时影响因子：蒸发强度乱流强度年变化e时间冬季夏季影响因子：蒸发强度相对湿度的时间变化绝大多数地区：与气温的日变化反相时间r夜昼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r时间夜昼海陆风（水陆风）昼：吹海风，潮湿夜：吹陆风，干燥日变化年变化大多数地区：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，干燥第二节蒸发和蒸散一、水面蒸发蒸发速率定义：单位时间从单位面积上蒸发掉的水的质量。单位：g／cm2·日日蒸发量定义：一天中蒸发掉的水层的厚度。单位：mm／日;1g／cm2·日＝1mm／日道尔顿蒸发公式PeEAW'd＞0时，W＞0，蒸发过程d＝0时，W＝0，动态平衡d＜0时，W＜0，凝结过程影响水面蒸发速率的因子温度：TEdW湿度：edW气压：PW风：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二、土壤蒸发土壤蒸发定义土壤水分汽化并向大气扩散的过程。土壤蒸发的两种过程第一种：蒸发直接发生在土壤表面。第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土壤的孔隙达表层溢出土表。影响因子土壤因子、气象因子第三节凝结和凝结物一、凝结条件凝结发生的条件空气达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在。空气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：③混合冷却④绝热冷却①辐射冷却②接触冷却凝结核定义：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二、凝结物地面凝结物露、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。雾凇∨和雨凇∽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。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）地形雾蒸发雾自由大气中的凝结物水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云。定义：分类：发生学分类积状云（对流云）层状云波状云成因形态学分类（国际分类法）云底高度和外形特征中国《地面气象观测规范》云族、云属、云类、云目、衍生云、转化云云族云属学名简写低云1000MH2000M积云Cu积雨云Cb层积云Sc层云St雨层云Ns中云2000MH6000M高层云As高积云Ac高云H6000M卷云Ci卷层云Cs卷积云Cc云族云属云类学名简写学名简写低云积云Cu淡积云碎积云浓积云CuhumFeCucong积雨云Cb秃积雨云鬃积雨云CbcalvCbcap层积云Sc透光层积云蔽光层积云积云性层积云堡状层积云荚状层积云SctraScopSccugSccastSclent层云St层云碎层云StFs雨层云Ns雨层云碎雨云NsFn淡积云碎积云浓积云秃积雨云鬃积雨云透光层积云蔽光层积云积云性层积云堡状层积云荚状层积云层云碎层云雨层云碎雨云云族云属云类学名简写学名简写中云高层云As透光高层云蔽光高层云AstraAsop高积云Ac透光高积云蔽光高积云荚状高积云积云性高积云絮状高积云堡状高积云ActraAcopAclentAccugAcfloAccast透光高层云蔽光高层云透光高积云蔽光高积云荚状高积云积云性高积云絮状高积云堡状高积云云族云属云类学名简写学名简写高云卷云Ci毛卷云密卷云伪卷云钩卷云CifilCidensCinotCiunc卷层云Cs毛卷层云匀卷层云CsfilCsncbu卷积云Cc卷积云Cc毛卷云密卷云伪卷云钩卷云毛卷层云匀(薄幕)卷层云卷积云第四节降水一、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。降水量和降水强度降水量：从大气降落到地面的未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的水层厚度。单位：毫米日降水量、旬降水总量、月降水总量、年降水总量降水强度：单位时间内的降水量。单位：mm／10分钟、mm／小时、mm／日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降水相对变率＝————×100﹪Ri－R0R0降水平均相对变率＝————————×100﹪∑|Ri－R0|／nR0二、降水的种类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）冰雹降水形态降水体雨雪霰霰米雪雹冰粒降水强度（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＞200.0三、降水的形成充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。云滴的增长凝结过程碰并过程乱流碰并重力碰并凝结增长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）H2OE水＞e＞E冰水冰三、干燥度定义一个地区某时期的水面可能蒸发量与同期的降水量的比值。干燥系数RWK0W0水面可能蒸发量，R降水量干湿区的划分指标干湿状况年降水量mm干燥度K湿润＞800K＜1.00半湿润500～8001.00～1.49半干燥250～5001.50～3.49干燥＜250K≥3.50