第4章--水分

作物的水分临界期：在作物生长发育过程中， 对水分最敏感的时期。 作物水分关键期：作物生长发育期间水分对产 时影响最大的时期。
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4.5
水分与植物
土壤含水量对植物的影响
过多：土壤空气减少，作物根系缺氧，降低活力，甚
至死亡。
过少：植物因缺水而萎蔫甚至死亡，对果树来说，则
造成果小，果胶质少，淀粉含量少，木质素和纤维素 增加，含糖量增加。
维持植物体形。 影响植物蒸腾的因素：
气象条件、土壤水分的供应和在植物体内的输送情况、 叶量、叶片结构及植物年龄等。
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4.2
蒸散
蒸发
定义：植物蒸腾耗水量和植被下土壤表面蒸发耗水量
的总和，也称为总蒸发量。
影响蒸散的因素： 气象因素：包括辐射差额、温度、湿度和风等。 植物因素：包括植物覆盖度、植物种类、生长发育
பைடு நூலகம்
状况、气孔数目与排列及气孔张闭程度等。
土壤因素：包括土壤通气性、土壤含水量以及水分
向土面和根系分布流动的速度等。
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4.3
凝结
e≥E
大气中水汽凝结的条件
空气中水汽达到饱和或过饱和状态，即 增加水汽量 降温（减小饱和水汽压） 辐射冷却 接触冷却 绝热冷却
混合冷却
吸湿性的凝结核
小于40mm降水量的降水保证率=25%+20%+15%=60% 小于60mm降水量的降水保证率=25%+20%+15%+15%+10%=85% 大于40mm降水量的降水保证率=15%+10%+10%+5%=40%
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4.4
降水
人工影响降水
冷云的人工降水
温度低于0℃的由过冷水组成的冷云很稳定，因不能 产生冰晶效应而不形成降水。其人工降水的方法有：
低云
水滴和过冷水 上部冰晶，下部水滴和过冷水滴 冰晶、雪花、水滴和过冷水滴
层状、块状
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4.4
降水
降水的形成条件
宏观条件：充沛的水汽和空气的上升运动 微观过程：云滴增长成为降水质粒的过程。 云滴增大方式： 凝结增长：冰晶效应，大小水滴的水汽转移现
象。
碰并增长：重力碰并、乱流碰并、相互吸引碰
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4.3
凝结
地面上的凝结物
露和霜： 定义：露：t＜td(td＞0℃)时形成的水汽凝结物；
霜：t＜td(td＜0℃)时形成的水汽凝结物。
形成条件：晴朗无云(或少云)、微风(或无风)的夜
晚微风。 霜和露都是好天气的标志：露水见晴天；霜重见晴
天 。
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4.3
凝结
雾淞：水汽在树枝、电线和地物凸出表面上形成的凝
温度低于0 ℃的地面或地物表面，冻结而形成。雨凇 是一种自然灾害。
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4.3
凝结
近地气层的凝结物—雾
定义：当近地气层的温度下降到露点温度以下，空气
中的水汽凝结成小水滴或凝华成冰晶，弥漫在空气中， 使水平能见度小于1km的现象称为雾。如水平能见度
大于1km、小于10km，则称为轻雾.
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4.3
对流作用
对流作用产生上升的热气流，它 可以形成积云，如果上升得足够 高，则形成积雨云。
锋面体系
当前进的暖气流滑到冷气流的上部 时，或肖前进的冷气流插入暖气流 的下部时，云就形成了。
气旋辐合
气旋中心因有辐合上升气流，空气 绝热冷却而形成云。
4.3
凝结
云的分类 根据空气上升运动的形式将云分为以下三类： 积状云：由于空气对流运动而形成，云块呈孤
的影响，相对湿度的日变化与气温一致。
年变化： 一般与气温年变化相反，冬季大，夏季小。 在季风气候区，相对湿度的变化规律与气温一
致，即夏季大，冬季小。
7
4.2
水面蒸发
蒸发
水面蒸发速率公式： 影响水面蒸发的因素： 蒸发面的温度 饱和差
风速
气压 蒸发面的性质和形状
如干涸土壤。蒸发速度主要决定于土壤含水量和土壤 结构。
土壤水分的调节
松土（培土）：如潮湿土壤
镇压：如干涸土壤 深中耕：如积水土壤
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4.2
植物蒸腾
蒸发
定义：植物体内水分通过植物叶面气孔以气态的形式
向大气输送的过程，称为植物蒸腾
植物蒸腾的作用： 输送养分
调节植物体温
立分散状，底部平坦，顶部凸起。包括淡积云、 浓积云和积雨云。
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4.3
凝结
层状云：暖空气沿冷空气斜面滑升时形成的，
云顶水平。包括雨层云、高层云、卷层云和卷
云
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4.3
凝结
波状云：由于大气波动式运动而形成的，云顶
扁平，云块间呈现明显的间隙。包括层积云、
层云、高积云和卷积云。
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4.3
凝结
凝结
雾的分类 辐射雾：范围小，持续时间短，冬天常见。日出后
消散。常有“雾兆晴天”、“十雾九晴”说法 。
平流雾：范围广，持续时间长，浓度大，在一天任
何时候都可以形成，常有“十雾九雨”说法 。
平流辐射雾：平流、辐射因子共同作用而形成。范
围更广，浓度更大。常发生在春季最后一次雾、秋
季第一次雾。范围广，持续时间长，常“十雾九
向冷云中撒播制冷剂，如干冰。 向冷云中撒播人工冰核，如碘化银、碘化铅等。
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4.4
降水
暖云的人工降水
暖云由高于0℃的水滴组成，暖云不产生降水的原因
是云滴大小均匀，不利于凝结增长和碰并增长。其人 工降水的方法有：
向暖云中撒播吸湿性强的粉末，如NaCl、KCl、
NH4Cl等。
人工振动法，主要用炮轰击云层，或用强大的声波，
相对湿度(r)：空气中的实际水汽压与同温度下的饱
和水汽压的百分比，即：r=e/E*100%
r=
100%时，表示空气中水汽已饱和。
r＞100%时，表示空气中水汽处于过饱和状态。 r＜100%时，表示空气中水汽处于未饱和状态。未
饱和空气，当e变化不大时，即空气中水汽含量一 定时，
4
4.1
之差。
空气湿度
饱和差(d)：同一温度下的饱和水汽压与实际水汽压
露点温度(τ或td)：在空气中水汽含量不变、气压一
定的条件下，当温度下降到空气中水汽达到饱和时的 温度。单位为℃。 即：露点温度下的饱和水汽压就是实际水汽压， 即 E(td)=e(t) 。
5
4.1
空气湿度
9-10h
20-21h
空气湿度的变化
水汽压的变化
日变化 单峰型（海洋型） 双峰型（大陆型 年变化
15-16h
水汽压的年变化主要取决于蒸发量，故与气温变
化一致。最高值在7、8月，最低值在1、2月。
6
4.1
空气湿度
日变化： 内陆：相对湿度的日变化与气温相反。 沿海：在海滨或湖泊附近，受海陆风或湖岸风
相对湿度的变化
饱 和 水 汽 压
温度
2
4.1
空气湿度
影响饱和水汽压的因素
(1)物态：同温度下冰面的饱和水汽压比水面小。
(2)溶液浓度：溶液浓度越大，其上方饱和水汽压越小。 (3)蒸发面形状： E凸面＞E平面＞E凹面(凸面曲率愈大，饱 和水汽压愈大，即E小水滴＞E大水滴)
A B C
3
4.1
空气湿度
绝对湿度(α):单位体积空气所含水汽的质量。
并。
25
4.4
降水
降水的种类
雨：连续性降水、阵性降水、毛毛雨。 雪：小雪、中雪、大雪 霰：下雪前常下霰(俗称雪子)。直径＞1mm(1～5mm)
称霰(落到地面会反弹)；直径＜1mm称米雪(落到地面 不易反弹)。
冰雹：
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4.4
降水
降水的表示方法
降水量：单位时间降落到单位面积上末经蒸发、渗透
作物的水分临界期：在作物生长发育过程中，对水 分最敏感的时期。 作物水分关键期：作物生长发育期间水分对产时 影响最大的时期。
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和径流的水层厚度。单位：mm。
降水强度：单位时间内的降水量称降水强度。 降水变率：反映年际之间的降水是否稳定。 绝对变率=某时期实际降雨量-历年同期平均降雨量
相对变率=绝对变率/历年同期平均降雨量×100%
极端变率：某地多年降水的最大正距平及最大负距
平分别与多年平均降水量的百分比。
使云层激烈振动，使云滴发生碰撞，合并增大成雨 滴。
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4.4
降水
人工消雹 在云内引入冰核或在云底引入吸湿性质点以增加
雹胚，不易形成大冰雹，如盐粒。
爆炸法：在雹云移来时，利用土炮、火箭或大炮轰
击雹云，借助爆炸作用，防止冰雹降落。
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4.5
水分与植物
植物的水分生理
制造有机物的原料。 重要的溶剂和生命的介质。 调节植物体温。 维持植物细胞及组织的紧张度，即植物得以挺立。
V过冷水>V冰，（
V纯水>V溶液，（
E过冷水>E冰）；
E纯水>E溶液）；
8
V凸面>V平面>V凹面，（E凸面>E平面>E凹面）；
4.2
蒸发
土壤水分蒸发
土壤表面直接蒸发：即水分沿毛细管上升到土壤表面
后才蒸发，如潮湿土壤。蒸发速度主要受气象条件的 影响。
水分在土壤内部蒸发：水汽通过土壤孔隙扩散出土表，
第4章
空气湿度
水分
本章主要内容：
蒸发、蒸腾和蒸散
凝结物
降水
水分与植物
4.1
空气湿度
空气湿度的表示方法
水汽压(e)：大气中水汽部分产生的压力，单位：hPa.
e = ρw Rw T
（气体状态方程）
饱和水汽压(E)：饱和空气中水汽所产生的压力。
饱和水汽压随着温度升高呈指数律增大。 饱和水汽压随温度的变化
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4.5
水分与植物
空气湿度对植物的影响
一般作物在生长发育过程中，以日平均相对湿度为80%左
右为宜。
U＞90%
时，有利于病虫害的活动；
U＜60%时，则纤维素易木质化或半木质化。
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4.5
水分与植物
降水对植物的影响：
在植物生长期内傍晚或夜间的降水，对作物生长最有
利。
作物生长期内小、中雨有效性大。
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4.4
降水
降水保证率：降水量高于（或低于）某一界限值的降
水频率的累积，叫做降水保证率。
降水频率：某一界限的降水量在某一时段内出现的次 数与该时段内降水总次数的百分比。
降水保证率计算：某地夏季降水情况如下表：(mm)
降水量 次数 频率 小于20 25 25% 20~30 20 20% 30~40 15 15% 40~50 15 15% 50~60 10 10% 60~70 10 10% 大于70 5 5%
构和形成原因再 分为十大属，二十九类 。
根据云底高度把云分为三族，再按外形特征、结
族
高云
云底高度
5000m以上
属
卷云 卷层云 卷积云 高层云 高积云 积云 积雨云 层积云 层云 雨层云
构造
形态特征
丝状或细小的块状
冰晶、雪花
中云
2500m~5000 m 2500m以下
冰晶、雪花、水滴和过冷水滴
块状、团状或条状
雨”。
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4.3
凝结
自由大气中的凝结物—云
定义：云是自由大气中水汽凝结形成的水滴、过冷水、
冰晶，或它们混合而成的悬浮体。
形成条件：
空气中水汽达到过饱和状态；
空气的上升运动(主要原因)； 凝结核； 水汽的补充和输送。
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地势抬升
当流动的气流越过丘陵或山脉而遇 抬升时，云也会形成。
华物，多见于寒冷而潮湿的天气条件下。
粒状雾淞：在气温约-2～-7℃有雾且风速相当大的
天气里，大风将过冷却的雾滴吹到物体表面冻结而 成。
晶状雾淞：是一种结晶冻结现象，在气温为-15℃
左右，有雾(或空气饱和)、微风的天气条件下，水 汽(或雾蒸发的水汽)直接凝华而成。
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4.3
凝结
雨淞：在寒冷季节里(0～-5℃)，过冷却雨滴降落到