第二节大气水分与降水PPT讲稿.ppt
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1、第二节大气水分与降水第1页,共79页,编辑于2022年,星期三一、大气湿度大气中水分含量的多少,称为大气中水分含量的多少,称为湿度,即空气的干湿程度。湿度,即空气的干湿程度。大气的湿度状况是决定云、雾、大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素降水等天气现象的重要因素第2页,共79页,编辑于2022年,星期三(一)湿度的表示方法(一)湿度的表示方法1 1、水汽压水汽压水汽压水汽压:指大气中水汽部分的分压力,用指大气中水汽部分的分压力,用 e 表表表表示,单位是示,单位是示,单位是示,单位是 hPa hPa 。空气中水汽含量越多,水汽压越空气中水汽含量越多,水汽压越空气中水汽含量越多,
2、水汽压越空气中水汽含量越多,水汽压越大。大。大。大。2、饱和水汽压饱和水汽压饱和水汽压饱和水汽压:指一定体积空气在一定指一定体积空气在一定指一定体积空气在一定指一定体积空气在一定温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有的压力,用的压力,用 E 表示,其单位与水汽压相同。饱和水表示,其单位与水汽压相同。饱和水汽压随温度升高而增大,随温度降低而减小。汽压随温度升高而增大,随温度降低而减小。3、绝对湿度绝对湿度绝对湿度绝对湿度:指单位体积湿空气所含有指单位体积湿空气所含有指单位体积湿空气所含有指单
3、位体积湿空气所含有的水汽质量,又称为水汽密度,的水汽质量,又称为水汽密度,的水汽质量,又称为水汽密度,的水汽质量,又称为水汽密度,用用用用 a a 表示,表示,表示,表示,其单位为其单位为其单位为其单位为 g gmm3 或或 g gcmcm3 3 。空气中水汽空气中水汽空气中水汽空气中水汽含量越多,绝对湿度就越大。含量越多,绝对湿度就越大。含量越多,绝对湿度就越大。含量越多,绝对湿度就越大。由于水汽含由于水汽含由于水汽含由于水汽含量难以直接测量,通常以量难以直接测量,通常以量难以直接测量,通常以量难以直接测量,通常以 e e 代替代替代替代替 a a 。4 4、相对湿度相对湿度相对湿度相对湿度
4、:指空气中实际水汽压与同指空气中实际水汽压与同指空气中实际水汽压与同指空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比的百分数,用温度下的饱和水汽压之比的百分数,用温度下的饱和水汽压之比的百分数,用温度下的饱和水汽压之比的百分数,用 f f 表示,即:表示,即:f f e e E 100100相对湿度大小直接反映空气距离饱和相对湿度大小直接反映空气距离饱和的程度,当的程度,当的程度,当的程度,当 e e 不变时,气温升高饱和水汽不变时,气温升高饱和水汽不变时,气温升高饱和水汽不变时,气温升高饱和水汽压增大,相对湿度减小。压增大,相对湿度减小。压增大,相对湿度减小。压增大,相对湿度减小。5 5、饱和差
5、饱和差:指在一定温度下,饱和水汽指在一定温度下,饱和水汽压与空气中实际水汽压之差,用压与空气中实际水汽压之差,用 d d 表示。表示。表示。表示。d d E E e e,单位与水汽压相同。饱和差单位与水汽压相同。饱和差单位与水汽压相同。饱和差单位与水汽压相同。饱和差越大,说明空气中水汽含量越少。越大,说明空气中水汽含量越少。6、露点露点:指空气中水汽含量不变,气压保持一定时,气温下指空气中水汽含量不变,气压保持一定时,气温下指空气中水汽含量不变,气压保持一定时,气温下指空气中水汽含量不变,气压保持一定时,气温下降到使空气达到饱和时的温度。用降到使空气达到饱和时的温度。用降到使空气达到饱和时的温
6、度。用降到使空气达到饱和时的温度。用 TdTd 表示。表示。表示。表示。在饱和空气中,在饱和空气中,在饱和空气中,在饱和空气中,T TTdTd 0 0;而在未饱和空气中,则而在未饱和空气中,则 TTd 0 0 。TTd 差值越大,相对湿度越小,反之相对湿度越大。气温降差值越大,相对湿度越小,反之相对湿度越大。气温降差值越大,相对湿度越小,反之相对湿度越大。气温降差值越大,相对湿度越小,反之相对湿度越大。气温降到露点,是水汽凝结的必要条件。到露点,是水汽凝结的必要条件。到露点,是水汽凝结的必要条件。到露点,是水汽凝结的必要条件。露点的简单测量露点的简单测量1、以量杯装盛自来水片刻,让水温和、以量
7、杯装盛自来水片刻,让水温和气温一致;气温一致;2、放入温度计,慢慢加入少量冰块,、放入温度计,慢慢加入少量冰块,观测水温的降低;观测水温的降低;3、等候片刻或继续加入多一些冰块,直、等候片刻或继续加入多一些冰块,直至量杯外表面出现水珠,此时温度计的至量杯外表面出现水珠,此时温度计的读数即为露点温度。读数即为露点温度。第3页,共79页,编辑于2022年,星期三(二)湿度的变化与分布(二)湿度的变化与分布 1 1、日变化:、日变化:、日变化:、日变化:相对湿度的相对湿度的相对湿度的相对湿度的日变化主要取决于气温。日变化主要取决于气温。日变化主要取决于气温。日变化主要取决于气温。气温高相对湿度小,气
8、温气温高相对湿度小,气温气温高相对湿度小,气温气温高相对湿度小,气温低相对湿度大。因为气温低相对湿度大。因为气温低相对湿度大。因为气温低相对湿度大。因为气温增高时,饱和水汽压增大增高时,饱和水汽压增大增高时,饱和水汽压增大增高时,饱和水汽压增大比水汽压增大要快得多,比水汽压增大要快得多,比水汽压增大要快得多,比水汽压增大要快得多,气温降低时相反。因此,气温降低时相反。因此,气温降低时相反。因此,气温降低时相反。因此,相对湿度最高值出现在清相对湿度最高值出现在清相对湿度最高值出现在清相对湿度最高值出现在清晨气温最低时,最低值出晨气温最低时,最低值出晨气温最低时,最低值出晨气温最低时,最低值出现在
9、午后气温最高时。现在午后气温最高时。现在午后气温最高时。现在午后气温最高时。沿海地区白天盛行海风,水汽含量较沿海地区白天盛行海风,水汽含量较多,故相对湿度最高值出现在午后;多,故相对湿度最高值出现在午后;晚间陆风盛行,水汽含量明显减少,晚间陆风盛行,水汽含量明显减少,相对湿度最低值出现在日出之前。相对湿度最低值出现在日出之前。2、年变化:相对湿度的年变化,一般是冬季最大,夏季最小。但季风气候区相反,夏季大冬季小,因为夏季风来自海洋,而冬季风来自大陆。第4页,共79页,编辑于2022年,星期三3 3、湿度的空间分布、湿度的空间分布、湿度的空间分布、湿度的空间分布 相对湿度的空间分布特征取决于相对
10、湿度的空间分布特征取决于相对湿度的空间分布特征取决于相对湿度的空间分布特征取决于纬度和海陆分布状况。纬度和海陆分布状况。纬度和海陆分布状况。纬度和海陆分布状况。赤道地带终年高温多雨,而高纬赤道地带终年高温多雨,而高纬度地带则全年低温,所以相对湿度都度地带则全年低温,所以相对湿度都度地带则全年低温,所以相对湿度都度地带则全年低温,所以相对湿度都较高较高较高较高8080。副热带区域,相对湿度。副热带区域,相对湿度。副热带区域,相对湿度。副热带区域,相对湿度较低,约较低,约较低,约较低,约5050。通常,相对湿度大陆小海洋大。通常,相对湿度大陆小海洋大。通常,相对湿度大陆小海洋大。通常,相对湿度大陆
11、小海洋大。在大陆,距离海洋越近,相对湿度越在大陆,距离海洋越近,相对湿度越大;距离海洋越远,相对湿度越小。大;距离海洋越远,相对湿度越小。大;距离海洋越远,相对湿度越小。大;距离海洋越远,相对湿度越小。第5页,共79页,编辑于2022年,星期三二、水相变化二、水相变化二、水相变化二、水相变化第6页,共79页,编辑于2022年,星期三(一)水相变化过程(一)水相变化过程水相变化与潜热交换:水相变化与潜热交换:水相变化与潜热交换:水相变化与潜热交换:蒸发蒸发蒸发蒸发由水变成水汽;由水变成水汽;由水变成水汽;由水变成水汽;凝结凝结凝结凝结由水汽变成水;由水汽变成水;由水汽变成水;由水汽变成水;冻结冻
12、结冻结冻结由水变成冰;由水变成冰;由水变成冰;由水变成冰;融解融解融解融解由冰变成水;由冰变成水;由冰变成水;由冰变成水;凝华凝华凝华凝华由水汽直接变成冰;由水汽直接变成冰;由水汽直接变成冰;由水汽直接变成冰;升华升华升华升华由冰直接变成水汽。由冰直接变成水汽。由冰直接变成水汽。由冰直接变成水汽。水的相变过程伴随着能量转化水的相变过程伴随着能量转化和交换,这种能量称为潜热(能)。和交换,这种能量称为潜热(能)。和交换,这种能量称为潜热(能)。和交换,这种能量称为潜热(能)。第7页,共79页,编辑于2022年,星期三潜热交换由水的相变导致的热量吸收和释放由水的相变导致的热量吸收和释放由水的相变导
13、致的热量吸收和释放由水的相变导致的热量吸收和释放过程,称为潜热交换(过程)。过程,称为潜热交换(过程)。过程,称为潜热交换(过程)。过程,称为潜热交换(过程)。蒸发、融解、升华蒸发、融解、升华吸收潜热;吸收潜热;凝结、冻结、凝华凝结、冻结、凝华凝结、冻结、凝华凝结、冻结、凝华释放潜热。释放潜热。释放潜热。释放潜热。例如:例如:例如:例如:常温下,水的蒸发潜热为常温下,水的蒸发潜热为常温下,水的蒸发潜热为常温下,水的蒸发潜热为 L L 2497 J 2497 J,即蒸发即蒸发 1 g g 水需要消耗水需要消耗水需要消耗水需要消耗 2497 J 的热量;的热量;的热量;的热量;与此相反,与此相反,
14、与此相反,与此相反,1 1 g g 水冻结成冰则可释放出水冻结成冰则可释放出水冻结成冰则可释放出水冻结成冰则可释放出 334.7 334.7 J J 热量。热量。热量。热量。第8页,共79页,编辑于2022年,星期三(二)蒸发及其影响因素(二)蒸发及其影响因素当当当当 e e E E 时,出现蒸发;时,出现蒸发;时,出现蒸发;时,出现蒸发;当当当当 e e E 时,则出现凝结。时,则出现凝结。时,则出现凝结。时,则出现凝结。E E和和和和 e都是不断变化的,通常都是不断变化的,通常都是不断变化的,通常都是不断变化的,通常E E的变化更迅速更明显,的变化更迅速更明显,的变化更迅速更明显,的变化更
15、迅速更明显,因此因此因此因此E E在蒸发和凝结的相互转化中其主要作用。在蒸发和凝结的相互转化中其主要作用。在蒸发和凝结的相互转化中其主要作用。在蒸发和凝结的相互转化中其主要作用。第9页,共79页,编辑于2022年,星期三1.影响蒸发的因素 温度条件:温度条件:蒸发面温度越高,蒸发越快。因为温度蒸发面温度越高,蒸发越快。因为温度高时蒸发面的高时蒸发面的E大,饱和差也大。大,饱和差也大。同温度条件下,冰面蒸发比水面慢;海同温度条件下,冰面蒸发比水面慢;海水比淡水慢;清水比浊水慢。水比淡水慢;清水比浊水慢。蒸发受气象因子和地理环境影响蒸发受气象因子和地理环境影响 湿度条件:湿度条件:空气湿度越大,饱
16、和差越小,蒸发过程越缓慢;空气湿度越大,饱和差越小,蒸发过程越缓慢;空气湿度越小,饱和差越大,蒸发过程越迅速。空气湿度越小,饱和差越大,蒸发过程越迅速。风力条件:风力条件:风力越大,蒸发越快风力越大,蒸发越快第10页,共79页,编辑于2022年,星期三2 2、蒸发量、蒸发量蒸发量:因蒸发而消耗的水量,以水层厚度蒸发量:因蒸发而消耗的水量,以水层厚度蒸发量:因蒸发而消耗的水量,以水层厚度蒸发量:因蒸发而消耗的水量,以水层厚度mm mm 表表表表示。蒸发示。蒸发示。蒸发示。蒸发 1 mm 1 mm 厚的水,相当于厚的水,相当于厚的水,相当于厚的水,相当于 1 m2 1 m2 面积上蒸发面积上蒸发面
17、积上蒸发面积上蒸发 1000g 1000g 的水量。的水量。的水量。的水量。蒸发速率:单位时间从单位面积上蒸发出来的水蒸发速率:单位时间从单位面积上蒸发出来的水蒸发速率:单位时间从单位面积上蒸发出来的水蒸发速率:单位时间从单位面积上蒸发出来的水分质量,单位为分质量,单位为分质量,单位为分质量,单位为 g gcm2 s cm2 s 。蒸发量变化与气温变化基本一致,即每天午蒸发量变化与气温变化基本一致,即每天午蒸发量变化与气温变化基本一致,即每天午蒸发量变化与气温变化基本一致,即每天午后最大日出前最小;夏季大冬季小;海洋大、大后最大日出前最小;夏季大冬季小;海洋大、大后最大日出前最小;夏季大冬季小
18、;海洋大、大后最大日出前最小;夏季大冬季小;海洋大、大陆小。降水多的地方蒸发量也大;干旱区蒸发能陆小。降水多的地方蒸发量也大;干旱区蒸发能陆小。降水多的地方蒸发量也大;干旱区蒸发能陆小。降水多的地方蒸发量也大;干旱区蒸发能力强,但蒸发量小。力强,但蒸发量小。力强,但蒸发量小。力强,但蒸发量小。第11页,共79页,编辑于2022年,星期三(三)凝结及其条件(三)凝结及其条件(三)凝结及其条件(三)凝结及其条件空气中水的凝结必须具备两个条件:空气中水的凝结必须具备两个条件:空气中水的凝结必须具备两个条件:空气中水的凝结必须具备两个条件:空气要达到饱和或过饱和状态;空气要达到饱和或过饱和状态;空气要
19、达到饱和或过饱和状态;空气要达到饱和或过饱和状态;要有凝结核。要有凝结核。要有凝结核。要有凝结核。空气达到饱和或过饱和的途径:空气达到饱和或过饱和的途径:空气达到饱和或过饱和的途径:空气达到饱和或过饱和的途径:增加空气水汽含量,如暖水面的蒸发;增加空气水汽含量,如暖水面的蒸发;增加空气水汽含量,如暖水面的蒸发;增加空气水汽含量,如暖水面的蒸发;降低气温,大气中水的凝结主要由于空气降低气温,大气中水的凝结主要由于空气降低气温,大气中水的凝结主要由于空气降低气温,大气中水的凝结主要由于空气冷却而产生(绝热冷却:云、雨产生的主要冷却而产生(绝热冷却:云、雨产生的主要冷却而产生(绝热冷却:云、雨产生的
20、主要冷却而产生(绝热冷却:云、雨产生的主要方方方方 式;辐射冷却和平流冷却:雾、露、霜等式;辐射冷却和平流冷却:雾、露、霜等式;辐射冷却和平流冷却:雾、露、霜等式;辐射冷却和平流冷却:雾、露、霜等产生的主要方式,混合冷却产生的主要方式,混合冷却产生的主要方式,混合冷却产生的主要方式,混合冷却 )。)。凝结核凝结核指具有吸湿性、可作为水汽凝指具有吸湿性、可作为水汽凝结核心的微粒。其含量随高度递减;陆地多结核心的微粒。其含量随高度递减;陆地多结核心的微粒。其含量随高度递减;陆地多结核心的微粒。其含量随高度递减;陆地多海洋少;城市多乡村少,工业区最多。海洋少;城市多乡村少,工业区最多。海洋少;城市多
21、乡村少,工业区最多。海洋少;城市多乡村少,工业区最多。第12页,共79页,编辑于2022年,星期三三、水汽凝结现象三、水汽凝结现象三、水汽凝结现象三、水汽凝结现象第13页,共79页,编辑于2022年,星期三1、地面凝结现象、地面凝结现象当近地面层空气冷却至露点温度以下时,当近地面层空气冷却至露点温度以下时,水汽会凝结在地面或地面物体上。水汽会凝结在地面或地面物体上。露露 如果露点温度高于如果露点温度高于 0,水汽凝结为液态,水汽凝结为液态,称为露。露的水量虽然很小,胆对植物的生长称为露。露的水量虽然很小,胆对植物的生长却十分有利,尤其是干旱区和干热天气情况下,却十分有利,尤其是干旱区和干热天气
22、情况下,露常有维持植物生命的功效。露常有维持植物生命的功效。霜霜 如果露点温度低于如果露点温度低于 0,水汽凝结为固态,称,水汽凝结为固态,称为霜;为霜;霜冻霜冻 是指温度下降到足以引起农作物受害或死亡的低是指温度下降到足以引起农作物受害或死亡的低温。温。露和霜的形成条件:近地面层空气湿度要大;露和霜的形成条件:近地面层空气湿度要大;有利于辐射冷却的天气条件;地面或地物热传导有利于辐射冷却的天气条件;地面或地物热传导不良。不良。霜期的长短对农业有重要意义。入冬后第一个霜日霜期的长短对农业有重要意义。入冬后第一个霜日叫初霜日;最末一个霜日较终霜日。初霜日至终霜叫初霜日;最末一个霜日较终霜日。初霜
23、日至终霜日的持续时间称为霜期。一般说来纬度越高霜期越日的持续时间称为霜期。一般说来纬度越高霜期越长,海拔越高霜期越长。霜期越长对农业生产越不长,海拔越高霜期越长。霜期越长对农业生产越不利。利。雾凇雾凇是一种白色固体凝结物,有过冷雾滴附着与地面是一种白色固体凝结物,有过冷雾滴附着与地面物体或树枝迅速冻结而成,俗称物体或树枝迅速冻结而成,俗称“树挂树挂”。多出。多出现于寒冷而湿度高的天气条件下。雾凇和霜的形现于寒冷而湿度高的天气条件下。雾凇和霜的形状相似,但形成过程有别。状相似,但形成过程有别。雨凇雨凇是形成在地面或地物迎风面上的,透明的或毛玻璃状的是形成在地面或地物迎风面上的,透明的或毛玻璃状的
24、是形成在地面或地物迎风面上的,透明的或毛玻璃状的是形成在地面或地物迎风面上的,透明的或毛玻璃状的紧密冰层,俗称紧密冰层,俗称紧密冰层,俗称紧密冰层,俗称“冰凌冰凌冰凌冰凌”。多半在温度为。多半在温度为。多半在温度为。多半在温度为0-60-6时,有过冷时,有过冷时,有过冷时,有过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成;或是经过长期严寒后,雨却雨、毛毛雨接触物体表面形成;或是经过长期严寒后,雨却雨、毛毛雨接触物体表面形成;或是经过长期严寒后,雨却雨、毛毛雨接触物体表面形成;或是经过长期严寒后,雨滴降落在极冷物体表面冻结而成。滴降落在极冷物体表面冻结而成。滴降落在极冷物体表面冻结而成。滴降落在极冷物体表面冻
25、结而成。雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上。严雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上。严重时可压断电线、折损树木。特别是雨凇的重时可压断电线、折损树木。特别是雨凇的破坏性更大,坚硬的冰层使被覆盖的庄稼糜破坏性更大,坚硬的冰层使被覆盖的庄稼糜烂、牲畜无草可吃,道路变滑,农牧业和交烂、牲畜无草可吃,道路变滑,农牧业和交通运输业受损。通运输业受损。第14页,共79页,编辑于2022年,星期三2、空中凝结现象(云和雾)、空中凝结现象(云和雾)雾:指漂浮在近地面层、由水汽凝结(凝华)雾:指漂浮在近地面层、由水汽凝结(凝华)而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。当而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。当能见度
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