第3章 大气中的水分.
第三章 水分
水汽含量不变，e不变：温度 E r
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： 水汽含量、温度 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
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。
三、植物蒸腾
植物蒸腾 植物通过其表面（主要是叶面气孔）将体内的水分以气 态形式扩散到体外的过程，称为植物蒸腾。 影响因素 气象因子；土壤湿度；植物生理结构和类型
四、农田蒸散
农田蒸散 农田中，作物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程称农田蒸散。 影响因子
气象因子、植物因子、土壤因子。
第三节
一、凝结条件
凝结发生的条件
1000M<H<2000M
属 简写 Cu Cb
中云
2000M<H<6000M
高云
H>6000M
层积云 层云 雨层云 碎层云 碎雨云 高层云 高积云 卷云 卷层云 卷积云
Sc St Ns Fs Fn As Ac Ci Cs Cc
第四节
一、降水的形成
降水
充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。 凝结增长 凝结过程
饱和差 d>0
D=0 D&T=Td T<Td
e<E
e=E e>E
过饱和
二、空气湿度的时间变化
绝对湿度的时间变化 日变化 单波型（海洋型） 温度日变化小的潮湿地区
e
14时
影响因子：蒸发强度
日出前 时间
双波型（大陆型）
e
10时 22时
森林与环境第3章水与森林
• 雨凇也是一种灾害性天气，可以使电线不胜重荷而断裂，几公 里以致几十公里的电杆成排倾倒，使通讯和输电断绝，严重影 响当地的工农业生产。例如广东北部１９６９年初的一场严重 的冻雨，使工业集中的粤北地区电讯交通中断，工矿停电停产 一个多星期。还有１９７２年２月１～８日湖转自 南、贵州、江西等地出现了一次大范围的冻 雨天气，最严重的地段电线结冰近 １０ 厘米粗细。使电报电话 都不通。山区公路上地面积冰也是十分危险的，往往易使汽车 滑向悬崖。１９７７年１０月２７～２８日。承德地区罕塞坝 林场下了一场历史上少见的雨凇。使大约６０万棵树木折断
• 影响蒸发速度的气象因子：
温度
温度越高蒸发速度越快
空气湿度 空气越干燥蒸发越快
风
风越大蒸发越快
气压
气压愈高，蒸发越慢
（二）土壤蒸发
土壤蒸发是土壤水分以水汽状态向大气中扩散的现象。 土壤蒸发大致可分为三个阶段：
1.第一阶段，土壤水分充足阶段 2.第二阶段，土壤表层干涸阶段 3.第三阶段，土壤干燥阶段
• 超冷却的降水碰到温度等于或低于零摄氏度的物体表面时所形成玻 璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层，叫做雨凇。俗称“树 挂”，也叫冰凌、树凝，形成雨凇的雨称为冻雨。
• 雨凇是在特定的天气背景下产生的降水现象。形成雨凇时的典型天 气是微寒（0-3℃）且有雨，风力强、雾滴大，多在冷空气与暖空 气交锋，而且暖空气势力较强的情况下才会发生。雨凇以山地和湖 区多见。中国大部分地区雨凇都在12月至次年3月出现。中国年平 均雨凇日数分布特点是南方多、北方少。
土壤蒸发除受温度、湿度、风等气象因子影响外，还 与土壤的结构、土壤表面状况、地形、方位等因子有 关。
(一) 植物蒸腾
植物通过根毛从土壤中吸收水分之后，经输导组织 送到叶片及其他器官，再经过气孔和植物表面以水 汽状态扩散到空气中去的过程，叫做植物蒸腾。
大气中的水分
第三章大气中的水分第一节蒸发和凝结在同一时间内，跑出水面的水分子与落回水中的水汽分子恰好相等，系统内的水量和水汽分子含量都不再改变，即水和水汽之间达到了两相平衡，这种平衡叫做动态平衡。
动态平衡时的水汽称为饱和水汽，当时的水汽压称为饱和水汽压。
e为水汽压，E为饱和水汽压E＞e蒸发（未饱和）E=e动态平衡（饱和）E＜e凝结（过饱和）若Es为某一温度下对应的冰面上的饱和水汽压Es＞e升华Es=e动态平衡Es＜e凝华图3.1是根据大量经验数据绘制的水的位相平衡图。
水的三种相态分别存在于不同的温度和压强条件下。
水只存在于0℃以上的区域，冰只存在于0℃以下的区域，水汽虽然可存在于0℃以上及以下的区域，但其压强却被限制在一定值域下。
图3·1中OA线和OB线分别表示水与水汽、冰与水汽两相共存时的状态曲线。
显然这两条曲线上各点的压强就是在相应温度下水汽的饱和水汽压，因为只有水汽达到饱和时，两相才能共存。
所以OA线又称蒸发线，表示水与水汽处于动态平衡时水面上饱和水汽压与温度的关系。
线上K点所对应的温度和水汽压是水汽的临界温度tk和临界压力（Ek=2.2×105hPa），高于临界温度时就只能有气态存在了，因此蒸发线在K点中断。
OB称升华线，它表示冰与水汽平衡时冰面上饱和水汽压与温度的关系。
OC线是融解线，表示冰与水达到平衡时压力与温度的关系。
O点为三相共存点：t0=0.0076℃，E0=6.11hPa。
上述三线划分了冰、水、水汽的三个区域，在各个区域内不存在两相间的稳定平衡。
例如图中的1、2、3点，点1位于OA线之下，ei＜E，这时水要蒸发；点2处，e2＞E，此时多余的水汽要产生凝结；点3恰好位于OA线上，e3=E，只有这时水和水汽才能处于稳定平衡状态。
二、饱和水汽压（一）饱和水汽压与温度的关系：饱和水汽压随温度的升高而增大。
这是因为蒸发面温度升高时，水分子平均动能增大，单位时间内脱出水面的分子增多，落回水面的分子数才和脱出水面的分子数相等；高温时的饱和水汽压比低温时要大。
大气中水分
三、空气湿度的垂直分布
通过蒸发（蒸腾）作用，水汽进入大气，随空气的垂
直运动向上输送，高度高愈度高愈，水高汽：愈少，因此，在对流层 中水汽压和绝对湿度水随高汽度含的量升减高小而减小。
从地面上升到1实.5～际2水.0汽Km高压度减处小，e就减小到近地面 的1/2左右，5Km处约绝为近对地湿面度的减1/小10。相对湿度随高度的 分 随布高比度较 增复加杂而，减相难小对以，湿用气简温度单随？的高？规度？律增？说加明而？。降？这低是，因使为饱水和汽水压汽
土壤的坡度、坡向等有关。
4、抑制土壤水分蒸发的措施： 根据土壤水分蒸发所处的阶段，采取不同的措施。
第一阶段：松土以切断土壤毛细管 第二阶段：镇压结合中耕松土 第三阶段：考虑灌溉措施
三、植物蒸腾 通过植物体表蒸发水分的过程称为蒸腾
（transpiration）。
蒸腾主要是通过叶片气孔来实现的。
蒸腾速度主要取决于三个基本条件：小气候条 件、植物的形态结构、植物的生理类型。
一、大气中的水汽含量及其表示方法
（一）水汽压（e）---- hPa（百帕）
大气中水汽所产生的分压强叫水汽压 (vapour pressure)。
水汽压的大小和空气中水汽含量的多少有关， 当空气中的水汽含量增多时，水汽压就相应地增大， 反之，水汽压减小。所以，用水汽压的大小可表示 空气中水汽含量的多少。
一、大气中的水汽含量及其表示方法
饱和水汽密度也随温度的升高而迅速增大。 由于绝对湿度的直接测量比较困难，而水汽压 值简单易测，所以在实际工作中，常用水汽压代 替绝对湿度。
一、大气中的水汽含量及其表示方法
（四）相对湿度（r）--天气预报湿度的指标
空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之百分
2024版高考地理一轮总复习第3章地球上的水第4节海_气相互作用教师用书
第四节海—气相互作用一、海—气相互作用与全球水热平衡1．海—气相互作用海洋与大气之间进行着大量且复杂的物质和能量交换，其中的水热交换，对气候乃至自然环境具有深刻的影响。
(1)海—气水分交换。
(2)海—气热量交换。
2．全球水热平衡海—气相互作用通过大气环流与大洋环流，驱使水分和热量在不同地区传输，维持地球上水分和热量的平衡。
热带地区是海—气相互作用最活跃地区的原因(1)热带地区获得的太阳辐射多；(2)热带地区海洋平均每月向大气输送的热量最多；(3)热带地区海区面积大，海水蒸发旺盛，向大气输送的水汽也丰富。
二、厄尔尼诺和拉尼娜现象1．厄尔尼诺现象(1)概念：有些年份，赤道附近太平洋中东部表层海水温度异常升高的现象。
(2)影响。
地区影响赤道附近太平洋地区东、西部海面温度差异减小赤道附近的太平洋东部如秘鲁和智利沿海，下沉气流减弱或消失，甚至出现上升气流，气候由原来的干燥少雨变为多雨，引发洪涝灾害赤道附近的太平洋西部上升气流减弱或消失，气候由湿润多雨转变为干燥少雨，带来旱灾或森林大火世界其他地区与气候异常现象呈现一定的相关性2．拉尼娜现象(1)概念：是指赤道附近中东太平洋海面温度异常降低的现象。
(2)影响：赤道附近太平洋东西部的温度差异增大，同样会引起气候异常。
考点一海—气相互作用与全球水热平衡(2020·浙江7月选考)下图为两极地区多年平均海冰面积年内变化图。
对比两极地区年内海冰消融速度差异，原因可能是( )图1 图2A．南极地区受西风漂流影响，海冰消融慢B．北极地区受北大西洋暖流影响，海冰消融快C．南极地区下垫面比热小，吸热升温快，海冰消融快D．北极地区臭氧层空洞小，太阳辐射强度大，海冰消融慢【思维培养】关键能力获取和解读信息①图1：8、9月份海冰面积最小，年内海冰面积变化范围为5×106 km2～13×106km2；②图2：2月份海冰面积最小，年内海冰面积变化范围为(2×106) km2～16×106km2调动和运用知识①温度高会导致海冰融化；②北极附近是海洋，南极附近是大陆，南极附近下垫面比热容小，吸热升温快，导致海冰消融快；南极附近有臭氧层空洞，若北极地区臭氧层空洞小，到达地面的紫外线少，太阳辐射应该比南极弱思维路径【我的解答】C影响海—气水热交换的因素海洋对大气温度的影响海—气相互作用与水热平衡表现基础水平衡热平衡大气环流与大洋环流考向1 影响海—气水热交换的因素(2022·芜湖模拟)每年3月23日是世界气象日，2021年世界气象日的主题是“海洋、我们的气候和天气”。
气象学第三章
冷却雾 气团雾 雾 的 分 类 蒸发雾 混合雾
辐射雾 平流雾 上坡雾
锋面雾
辐射雾：夜间地面辐射冷却，使贴近地面气层变冷而 形成的雾，称为辐射雾，多见于大陆，尤以山 谷．盆地最多； 平流雾：指暖空气移到冷下垫面上形成的雾；我国沿 海春夏季节常见； 蒸汽雾：冷空气移动到暖水面上形成的雾；在北冰洋 的冬季比较常见； 上坡雾：潮湿空气沿山坡上升使水汽凝结而产生的雾； 这里潮湿空气必须处于稳定状态，山坡坡度也不 能太大；常出现于我国青藏高原，云贵高原的东 部； 锋面雾：发生于锋面附近的雾，称为锋面雾；主要是 暖气团的降水落入冷空气层时，冷空气因雨滴蒸 发而达到饱和，水汽在锋面底部凝结而成．多见 于江淮一带；
有充足的凝结核：
1、来源：土壤微粒、风化岩石、火山微粒；工 业、失火烟尘；海水飞溅泡沫中的盐粒；流星、陨 石燃烧后的微尘。 2、作用： ①增大水滴的半径，降低饱和水汽压，快速饱和 ②增大水滴的体积，下降中不易蒸发掉 例：无核冰晶：3—5倍的饱和水汽压才能凝结；有 核冰晶：相对湿度小于100%也可以凝结
大气的四种降温过程
1.绝热冷却:空气上升时,因绝热膨胀而冷却,使气 温迅速降低,在较短时间内引起凝结现象,形成中雨 或大雨.空气上升愈快,冷却愈快,凝结过程愈强烈. 2.辐射冷却:空气本身因向外放散热量产生冷却.其 过程一般比较缓慢,水汽凝结量不多. 3.平流冷却:较暖的空气经过冷地面,由于不断把热 量传给冷的地表造成空气本身冷却. 4.混合冷却:温度相差较大且接近饱和的两团空气 混合时 ,混合后气团的平均水气压可能比混合前气 团的饱和水气压大,多余的水汽就会凝结.
溶液面的饱和水汽压
溶液中溶质的存在使溶液内分子间的作用力大 于纯水内分子间的作用力，使水分子脱离溶液 面比脱离纯水面困难。 因此，同一温度下，溶液面的饱和水汽压比纯 水面要小（E溶<E水），且溶液浓度愈高，饱 和水汽压愈小。
新课标高一地理必修一第三章水循环
一、相互联系的水体1．水圈的组成及特征(1)组成：由气态、固态和液态三种形式的水体构成。
(2)特征：连续但不规则。
2.水体空间分布⎩⎪⎨⎪⎧海洋水：储量最多，占全球水储量的96.538%大气水：分布最广陆地水：储量较少，但类型多样。
主要包括河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、生物水等3．各水体之间的关系：水源相互补给。
二、水循环的过程和意义1．概念：自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。
2．类型及主要环节3．意义(1)维持了全球水的动态平衡。
(2)通过吸收、转化和传输到达地表的太阳辐射能，缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾。
(3)海陆间联系的主要纽带。
(4)不断塑造着地表形态。
判断1．外流区只发生海陆间循环。
( × )2．海陆间水循环的“水汽输送”环节是双向的。
( √ )3．海陆间循环的水量最大。
( × )4．我国东部季风区和西北地区的河流丰水期均为夏季，原因相同。
( × )探究点水循环中国科学院表示，我国将争取在2020年前后，发射全球水循环观测卫星。
作为国际上首个对全球陆地、海洋和大气水循环要素进行综合观测的地球科学卫星，它对深化理解水循环有重要作用。
下图是水循环示意图。
1．图中水循环发生的空间范围有什么不同？可划分为哪些类型？答案海洋和陆地之间的为海陆间循环；在陆地上的为陆地内循环；在海洋上的为海上内循环。
2．由图分析水循环联系了地球的哪四大圈层？答案水圈、大气圈、岩石圈、生物圈。
3．驱动水循环的能量主要是什么？答案太阳辐射能和重力能。
4．举例说明人类活动对水循环的哪些环节产生影响。
答案在目前的技术条件下，人类能够干预水循环的蒸发、蒸腾、降水、径流和下渗等环节。
其中对地表径流环节的影响最直接，也最广泛。
如下表：1．水循环类型及特点2．人类活动对水循环的影响读“水循环示意图”，回答1～2题。
1．图中②代表的水循环环节是()A．降水B．水汽输送C．地表径流D．蒸发2．我国“南水北调”工程体现了人类活动对图中哪个环节施加影响()A．①B．②C．③D．④答案 1.B 2.D解析第1题，图中水循环的环节中，①是蒸发，②是水汽输送，③是降水，④是地表径流。
气象学与气候学课程标准
1.熟练掌握影响饱和水汽压的因素，大气中的水汽凝结条件及主要过程。影响饱和水汽压的因素主要包括蒸发面温度、蒸发面性质（冰面与水面、溶液的浓度）、蒸发面的形状（大小水滴）等因素。
2.大气的三相变化与大气中水热输送之间的关系。
3.大气水分相变的主要途径。强调近地面与大气水分相变途径存在的差异。
一、有关气象学与气候学的基本概念及研究对象：
（一）气象学：
1、定义：研究发生于大气中的的一切物理现象(如风、云、雨、雪、雹、冷暖、干湿、光、电、声等)和物理过程(如寒潮爆发、台风登陆、增温、冷却、蒸发、凝结等)，探讨其演变规律和变化，并应用于实践的科学。
2、研究对象：大气圈。
（二）天气学：
1、定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气过程、天气系统的成
一、气候变化的史实。分不同的时间尺度进行讨论（包括地质时期、历史时期及近代气候变化）。
二、引起气候变化的因素（包括太阳辐射、宇宙—地球物理因子、下垫面特性、大气环流和大气化学组成的变化及人类活动等）
第四部分：教学方案简要说明
《气象学与气候学》课程的教学，一般安排在大一的下学期或大二的上学期。课时计划约74学时，授课约60学时，实验课约14学时，各章的课时大致安排见下表。教师根据课时适当调整部分教学与实践内容。本课程教学以采用课堂讲授为主，讲授时采用多媒体技术手段辅助教学，并结合课程内容，提供声像材料供课堂讨论，把课程的理论与实时发生的大气现象与气象灾害、天气过程联系起来，让学生养成随时关注天气气候变化和关注灾害性天气的习惯。
三、大气运动中所受的力及其基本的运动方式
1、大气中所受的力（气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力等的大小与方向）
2、大气运动与气压场的关系——风压定律。在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。
第03章 与水分有关的几个物理量
第3章 与水分有关的几个物理量§3.1 大气可降水量(PW)1. 定义大气可降水量(precipitable water; 缩写为PW)是指从地面直到大气顶界的单位截面大气柱中所含水汽总量全部凝结并降落到地面可以产生的降水量。
通常用在同面积容器中相当水量的深度表示，以cm 或mm 为单位。
2. 积分形式的计算公式其积分形式的计算公式可以如下导出：如积分形式图3.1.1所示,从单位截面大气柱中截出厚度为dz 的一段气柱，图3.1.1 推导出PW 计算公式用图其容积为dz ，其中水汽质量为：dz dm v v ρ= (3.1.1)考虑到比湿)(d v v q ρρρ+=，亦即)(d v v q ρρρ+=，式(3.1.1)则可以变形为： qdp gqdz qdz dm d v v 1)(-==+=ρρρ (3.1.2)考虑到)(d v ρρρ+=以及gdz dp ρ-=，式(3.1.2)可改写为：q d p gdm v 1-= (3.1.3)将式(3.1.3)分别对单位截面气柱从底到顶积分，即得：⎰⎰∞∞==01q d z dm PW v ρ (3.1.4)⎰=11p qdp gPW (3.1.5)其中)(p q 为比湿，它随气压p 而变，g 为重力加速度，0p 为地面气压。
用式(3.1.5)计算出的1PW 是单位气柱中的水汽总质量，没有换算成水深。
3. 差分求和形式的计算公式对于可降水量，实用中有以下几种算法：(1)根据探空资料采用近似计算公式计算；(2)根据水汽密度随高度分布的经验公式计算；(3)用地面露点计算。
下面我们采用第1种方法计算。
在水文气象学中常常用可降水量2PW 表示垂直气柱中的总水汽量，并换算成水深。
它代表单位气柱中的水汽凝结后积聚在单位气柱底面上液态水的深度。
计算可降水量2PW 的一般公式(2PW 以cm 计)为： ∑∆=iiwg p q PW )(2ρ (3.1.6)其中2PW 代表已换算成水深的可降水量，它是先把积分式(1.5)改变为相应的差分求和形式，尔后再除以水的密度)(w ρ得出的。
气象学第三章大气中的水分知识点
第三章大气中的水分1、动态平衡时的水汽称为饱和水汽，当时的水汽压称为饱和水汽压。
2、蒸发潜热是在恒定温度下，使水由液态转为气态所需的热量。
3、饱和水汽压随温度的升高而增大。
4、有时水在0℃以下，甚至是在﹣20℃～﹣30℃以下仍不结冰，处于这种状态的水称为过冷却水。
5、若云中冰晶与过冷却水同时存在，而且当时的实际水汽压结余两者饱和水汽呀之间，就会产生冰水之间的谁其转移现象。
水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因不断凝华而增大。
这就是“冰晶效应”。
6、同一温度下，溶液面的饱和水汽压比纯水面消，而且溶液浓度越高，饱和水汽压越小。
7、“凝结增长”：云雾中的水滴有大有小，大水滴曲率小，小水滴曲率大。
如果实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间，也会产生水汽的蒸发现象。
小水滴因蒸发而逐渐变小，大水滴因凝结而不断增大。
8、影响饱和水汽压的因素：●温度●蒸发面的性质●蒸发面形状9、影响蒸发的因素：●水源●热源●饱和差●风速与湍流扩散10、大气中水汽凝结的条件：●有凝结核或凝华核的存在●大气中水汽要达到饱和或过饱和状态11、凝结核：大气中能促使水汽凝结的微粒。
12、使空气达到过饱和的途径有两种：●暖水面蒸发●空气的冷却：绝热冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却。
13、露、霜概念14、形成露和霜的气象条件是晴朗微风的夜晚。
15、霜冻：是指在农作物的生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的低温。
16、雾凇是形成于树枝上、电线上或其他地物迎风面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。
雾凇的种类：●晶状雾凇●粒状雾凇17、雾是悬浮于近地面空气中IDE大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1㎞的物理现象。
形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛，有使水汽发生凝结的冷却过程和凝结核的存在。
18、根据雾的形成条件，可将雾分为：●气团雾：冷却雾、蒸发雾、混合雾（冷却雾又分为辐射雾、平流雾、上坡雾）●锋面雾19、辐射雾是由地面辐射冷却使贴地面气层变冷而形成的。
自然地理学-第三章大气
第三章~~~~~~大气圈与气候系统第一节大气的组成和热能一．大气的结构（五层）11km以下对流层越高气温越低；空气垂直运动旺盛；该层的高度：低纬度>高纬度、夏季>冬季11~55km 平流层越高气温微升或不变；由于这里气流稳定，所以飞机在这里飞哦，还飘有探空气球~ 55~85km 中间层越高气温越低，其顶部是大气圈中最冷的部分；80km有个出现在白天的电离层D层85~800km 暖层（电离层）越高气温越高；强的电离层：E层和F层800km以上散逸层越高气温越高，空气很稀薄鲁~附：从80km到暖层顶以上的1000~1200km内，会出现极光哦~课后一思考题：我们主要关注、研究对流层，因为对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽，云雾雨雪等主要天气现象都发生在此层。
对于它的研究与我们的生活息息相关。
二．大气的热能地球和大气的热状况是天气变化的基本因素。
（1）地球气候系统的能源主要是太阳辐射，它从根本上决定地球、大气的热状况；而系统内部也进行着辐射能量交换。
见下图：1.大气获得的辐射有：a.直接吸收太阳辐射；b.对地面逆辐射的吸收2.地面获得的辐射有：a.直接辐射；b.经大气散射后到达地面的部分some要注意的：太阳辐射强度：单位时间内垂直投射在单位面积上的太阳辐射能影响太阳辐射总量的因素有：日地距离、太阳高度角、日照时间大气对辐射的作用有：吸收、散射（使天空蓝蓝的~）、反射反照率：到达地面的辐射被地面反射的部分占辐射量的百分比；随地面性质和状态不同而有很大差别（2）地—气系统的辐射平衡系统与宇宙空间进行能量交换（through太阳），系统内部也不断以辐射和热量输送形式交换能量。
全球处于辐射平衡，但是辐射平衡有明显的日变化和年变化——（详见P.95和96，一定要自己看哦~）三．气温影响气温的因素有：地理位置、海拔、气块运动、季节、时间、地面性质（1）气温的日变化正午太阳高度角最大时太阳辐射最强，但地面储存的热量传给大气需要一个过程，所以气温最高值不是出项在正午而是出现在午后2时前后。
高中地理必修一讲义第三章 第一节 水循环
第一节水循环课程标准运用示意图，说明水循环过程及其地理意义。
学习目标1.绘制并运用水循环示意图，说明水循环的过程和主要环节。
2.运用水循环示意图，说明水循环的地理意义。
一、水循环的过程及类型1．概念：自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中，通过蒸发(蒸腾)、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。
2．分类：根据发生的空间范围，水循环可分为海陆间循环、陆地内循环和海上内循环。
判断1．外流河只参与海陆间循环，不参与陆地内循环。
( × )2．水循环中参与水量最大的是海上内循环。
( √ )3．人类活动最容易影响的水循环环节是地表径流。
( √ )二、水循环的地理意义1．使地球上各种水体处于不断更新状态，从而维持全球水量的动态平衡。
2．水循环是地球上物质迁移和能量转换的重要过程。
3．水循环还影响着全球的气候和生态，对全球自然环境产生深刻而广泛的影响。
判断1．江河水与浅层地下水更新周期长。
( × )2．黄河三角洲的形成，是水循环促进海陆物质迁移的具体体现。
( √ )3．水循环可以缓解不同纬度地区热量收支不平衡的矛盾。
( √ )探究点水循环中国科学院表示，我国将争取在2020年前后，发射全球水循环观测卫星。
作为国际上首个对全球陆地、海洋和大气水循环要素进行综合观测的地球科学卫星，它对深入了解水循环有着重要作用。
下图是水循环示意图。
1．驱动水循环的能量主要是什么？答案太阳辐射能和地球重力能。
2．人类活动可以影响水循环的某些环节，试把下表补充完整。
人类活动影响环节跨流域调水降水植树造林蒸腾、______、地表径流兴修水利工程______、下渗、地表径流、地下径流修梯田及平整土地下渗、地表径流答案地表径流人工降雨下渗蒸发3．水资源是通过水循环不断更新和再生的，是否可以说地球上的水资源就是取之不尽，用之不竭的？答案不可以。
水资源处于不断循环更新的状态，从这一角度讲，水资源是可再生资源，是可以永续利用的；但在一定的空间与时间范围内，如果人类用水量超过了水体更新的速度，或者水资源遭受污染，就会导致水资源的短缺。
生态学第03章 水分生态
第三章水分生态生命是在水中发展的，水又是生化过程进行的必要介质。
原生质只要有水时才表现出生命的各种信号，当其干燥时，即使不死，生活过程至少也进入失活（半死）状态。
植物体的组成主要是水分，原生质平均含水80%~90%，甚至富含脂类和蛋白质的细胞器，如叶绿体和线粒体，也含有50%的水分。
肉质果含水量（FW）85%~95%，软叶80%~90%，根系70%~95%，新伐木材约50%，植物含水量最少的部位是成熟的种子：10%~15%，某些脂肪含量高的种子含水量较低：5%~7%。
§1. 植物对水分的利用一、变水植物与恒水植物根据植物对短期内水分供应和蒸发速度变动的补偿能力，陆生植物可分为变水植物和恒水植物（Walter H, 1931）。
1. 变水植物(Poikilohydric plant)变水植物的含水量与它们的环境湿度相匹配，如原核生物、真菌、某些藻类及地衣。
变水植物的主要特点是：a.具有缺乏中央液泡的小细胞；b.当它们干透时，细胞非常均匀地皱缩，原生质的细微结构不受破坏，细胞保持生命力；c.当含水量降低时，生活机能，如光合作用、呼吸作用逐渐受抑制；当再次吸入足量的水分时，植物重新开始正常的代谢活动。
空气相对湿度与溶液渗透压的换算关系见表5–1。
表5–1 封闭系统20度时空气相对湿度与溶液渗透压的平衡不同物种的生命活动必须在一定的水势范围，因而要求一定的环境相对湿度。
变水植物生命活动的最低水势称为临界水势。
大多数土壤细菌和真菌的代谢和细胞分裂，需水势-5~-30MPa，即相当于相对湿度80%~95%之间。
霉菌生长的相对湿度在75%~85%，干霉属（Xeromyces）60%时生长。
适盐细菌在-40MPa左右仍很活跃，即相对湿度80%~70%。
许多地衣只要叶状体的水势不低于-3MPa（相对湿度>98%）就能保持其光合能力。
在干燥生境中，藓类、某些维管隐花植物[特别是卷柏属（Selaginella）的种和各种蕨类]及极少数被子植物也有变水类型。
气象学与气候学复习题第三章
第三章大气水分一.填空题：1.在常温常压下，大气中的物质只有有三态变化，其他物质由于气温高于其温度，而以形态存在。
2.温度愈高，饱和水汽压，随着温度升高，饱和水汽压按规律迅速。
3.不同温度下的空气，降低同样的温度，高温时的饱和空气凝结水量比低温时。
4.当T= 时，E过冷=E冰。
5.冰晶效应的条件是。
6.大小水滴共存时，产生水汽转移现象的条件是。
7.空气达到过饱和的途径有、。
8.空气冷却的类型有、、。
9、近地面的空气因与冷地面接触而降温到露点以下，如果 >0℃时，则在地面或地面物体凝结成，称为露；如果 <0℃，则水汽直接在地面或地面物体上凝结成称为霜。
10、形成露和霜的条件是的夜晚。
11、霜冻是指在农作物生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的。
农业上要预防的是而不是霜。
12、出现白霜时，气温比露点温度，即出现也出现。
13、出现黑霜时，气温比露点温度，只有而无。
14、雾凇是形成于树枝上、电线上或其它地物迎风面上的白色疏松的。
根据其形成条件和结构可分为两类：和。
15、雨凇是形成在地面或地物迎风面上的的紧密冰层。
它主要是降到温度低于的地面或地物上冻结而成的。
如果它是由非过冷却雨滴降到冷却得很厉害的地面或地物上而形成的时候，一般这种雨凇很薄而且存在的时间不长。
16、雾是悬浮于近地面空气中的，使水平能见度小于的物理现象。
17、云是指漂浮在空中的，由组成的中的水汽凝结物。
18、下午出现淡积云是的预兆。
19、早上出现浓积云是的预兆。
20、谚语“瓦块云，晒死人”、“天上鲤鱼斑，明天晒谷不用翻”，就是指透光高积云或透光层积云出现后，。
21、降水是指从云中降落到地面的和水，常见的有。
21习惯上把半径小于 um的水滴称为云滴，半径大于 um的水滴称为雨滴。
标准云滴的半径是 um，标准雨滴的半径是 um。
22、使云滴增大的过程主要包括：和。
实际上，云滴的增长是这两种过程同时作用的结果。
第三章 水分
•饱和差（d）
•露点温度（Td）
•绝对湿度（a）
f = e / E× 100% (5-2) 有一定限度的。如果水汽含量 空气潮湿程度或 和的程度。d值愈大，空气离 （ρa从形式看，Td 是表示冷热 ）。单位：g/cm3或 式中：e为空气中的实际水汽压，E 恰好达到该温度条件下的最大 3 大气中水汽含量 饱和程度愈远，表示空气愈 程度的物理量，但实质上是表 g/m 为同温度下的饱和水汽压。 限度，这时的空气称为饱和空 多少的物理量。 干燥；d值愈小，则空气愈接 d 示湿度状况的一个特征量。T 当e = E时，f = 100%，表 气，此时的水汽压为饱和水汽 绝对湿度不能直接 近饱和，表示空气愈潮湿，d 的高低与空气中水汽含量多少 示空气中水汽达饱和；e<E时， 压（E）。饱和水汽压大小主要 测量，但可通过气温、 = 0时，空气达饱和状态，如 d 有关。空气中水汽含量多，T f<100% ， 表 示 空 气 不 饱 和 ； 由温度和蒸发的性质状况决定。 水汽压间接求算而得。 果e不变，当T降低时，E随 就高；水汽含量少，Td 就低。 e>E时，f>100%，表示空气过 饱和水汽压是随着温度的升高 之降低，d亦降低，减至E = 所以，Td 高低能直接反映空气 饱和。 而呈现指数律增大的。 e时，d =0 ，空气达饱和。 中水汽含量的多少。
射旺盛，也易于发生凝结。
雾淞
雾淞是附着 于树枝、电线和 物体的迎风面上 的一种白色疏松 的凝结物。通常， 雾淞是雾滴附着 并冻结而形成， 常见于寒冷有雾 的天气里。
雨淞
雨淞是地 面、电杆、电线、 树枝上形成的光 滑而透明的冰层， 是由过冷却雨滴 降落到低于0℃ 的物体表面冻结 而成。一般迎风 面形成较多。
第三章 水分
第三章 大气中的水分习题
第三章大气中的水分一、名词解释题：1. 饱和水汽压(E)：空气中水汽达到饱和时的水汽压。
2. 相对湿度(U)：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。
3. 饱和差(d)：同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。
4. 露点温度(td )：在气压和水汽含量不变时，降低温度使空气达到饱和时的温度。
5. 降水量：从大气中降落到地面，未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积累的水层厚度。
6. 干燥度：为水面可能蒸发量与同期内降水量之比。
7. 农田蒸散：为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。
8. 降水距平：是指某地实际降水量与多年同期平均降水量之差。
9. 降水变率=降水距平/多年平均降水量×100％10. 辐射雾：夜间由于地面和近地气层辐射冷却，致使空气温度降低至露点以下所形成的雾。
11.露点12.水分临界期13. 农田蒸散：为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。
14. 冰晶效应：是指在温度低于0℃时，由于平冰面的饱和水汽压低于平水面的饱和水汽压，对水面还未饱和的水汽压来说冰面已达到饱和，此时在水滴和冰晶共存的条件下，水滴将不断蒸发而冰晶将不断增长的现象。
15.二、填空题：1. 低层大气中的水汽，随着高度的升高而(1)减少。
2. 蒸发量是指一日内由蒸发所消耗的(2)水层厚度。
3. 相对湿度的日变化与温度的日变化(3)相反。
4. 使水汽达到过饱和的主要冷却方式有(4) 辐射冷却、接触冷却、(5)混合冷却和(6)绝热冷却。
5. 空气中水汽含量越多，露点温度越(7) 高。
空气中的水汽达到饱和时，则相对湿度是(8) 100％。
6.根据土壤含水量由多到少，可将土壤蒸发速率分为三个阶段：、、三个阶段。
7.达到过饱和状态的途径：一是增加大气中的，二是使含有一定量水汽的空气。
8．饱和差等于零时，相对湿度等于_____。
9. 饱和水气压随温度的升高而_升高（增大）_。
10.当水汽压不变时，相对湿度随温度的升高而_降低（减小）_。
大气中水分
大家好
1、土壤水分蒸发的形式：
A、土壤水沿毛管上升到土壤表面后才能进行蒸发，进 入大气。
。
。
地表面为蒸发面
这种形式蒸发快
大家好
29
B、土壤水分先在土壤中蒸发，变为水汽，再通过土壤
孔隙扩散出土表进入大气。
。
。。。
地表面 蒸发面
蒸发面因土壤水多少深浅不同，这种形式蒸发慢
大家好
一、大气中的水汽含量及其表示方法
对一团空气而言，在运动过程中，只要其内部没 有水相的转变，则水汽质量不发生变化，气块的 比湿保持不变。
在讨论空气的上升或下降运动时，通常用比湿表 示空气湿度，在讨论水汽输送时，比湿梯度是重 要的物理量。
大家好
二、空气湿度的变化
从下垫面蒸发出来的水汽，进入近地气层，然后通 过对流、乱流和分子扩散作用向上输送，平流在水平方 向的输送，因此影响空气湿度变化的主要因子是蒸发速 度与空气运动影响水汽交换强度，两者都随气温而变化。 由于气温具有周期性的日、年变化，因此，空气湿度也 具有周期性的日、年变化。在近地气层中以绝对湿度和 相对湿度的日、年变化最为显著。
大家好
一、大气中的水汽含量及其表示方法
（六）露点温度（Td）-----℃ 当空气中的水汽含量和气压不变时，降温使水汽
压 达 到 饱 和 时 的 温 度 称 为 露 点 温 度 (dew-point temperature)，简称露点。
Td 的高低反映了空气中水汽含量的多少，空气 温度降低到露点温度及其以下，是导致水汽凝结的重 要条件之一。
蒸腾速度主要取决于三个基本条件：小气候条 件、植物的形态结构、植物的生理类型。
蒸腾速度在一定限度内，随温度的增大而增大， 随饱和差的增大而增大，随风速的增大而增大。植 物的地面覆盖密度、根密度和深度，气孔的大小及 张开程度和干旱时根系的吸水能力等都会不同程度 地影响到蒸腾速度。
水分的测定
第三章水分的测定●一、水分测定意义：●水分是食品分析的重要项目之一。
水分测定对于计算生产中的物料平衡，和实行工艺监督等方面，有很重要的意义。
●1、食品中水分含量多少，关系到食品品质的保持和食品稳定性的提高。
例如，脱水果蔬的非酶褐变，可随水分含量的增加而增加。
●2、水分减少（某些食品的水分减少到一定程度时）将引起水分和食品中其他组分的平衡关系的破坏。
例如，水分少可产生pro的变性，糖和盐的结晶的，食品降低的复水性等。
●3、水分多会引起食品的腐败变质。
●对于果汁、番茄酱、糖水、糖浆等食品及其辅料，质量标准中常列入固形物的含量。
●二、固形物：是指将食品内水分排除以后的全部残留物，其组分有pro.fat.粗纤维、无氮抽出物和灰分等。
直接测定固形物的方法也就是间接测定水分的方法。
反之也一样。
即固形物（%）=100—水分（%）●对于果汁、番茄酱、糖水、糖浆等食品及其辅料常需测定其固形物含量，因此我们引入固形物这个概念。
第一节食品的水分含量●各种食品的水分含量差别很大。
例如：●鲜果：69.7%--92.5% 鲜蛋：67.3%--74.0% 鲜菜：79.7%--97.1%●脱水蔬菜：6%—9% 鲜瘦肉：52.6%--77.4% 面粉：12%--14%●牛乳：87.0%--87.5% 饼干：2.5%--4.5% 乳粉（全）3.0%--5.0%●面包一般：32%--42% 主食面包32%--36% 花色面包 36%--42%第二节食品中水分的存在形式●食品中水分主要有三种存在形式：●1、机械结合水：（常说的游离水）由分子间力形成的吸附水及充满在毛细管或巨大孔隙中的毛细管水。
容易蒸发。
●2、真溶液和胶态溶液的分散介质：（结合水）如食盐、砂糖、氨基酸、蛋白质或植物胶的水溶液中的水。
这部分水一部分容易除去，一部分不容易除去。
●3、化学结合水；（化合水）是以配价键结合的，其结合力要比分子间力大。
如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水或果胶、明胶所形成冻胶中的结合水。
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一、水相变化 1、水相变化的物理过程 ① 蒸发---由水变成水汽的物理过程。
② 蒸发潜热
----1g水蒸发为同温度下的水汽所需消耗的热 量。L=2497焦耳/g ③ 凝结 ④ 凝结潜热 ----凝结时所释放的热量. L=2497焦耳/g ⑤ 凝华 ⑥ 升华
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⑦ 升华潜热 =融解潜热+蒸发潜热 = 334.7 + 2497 =2831.7焦耳/g ⑧ 凝华潜热 ⑨ 潜热交换过程 ----这种由水的相变导致的热量吸收和释放过 程。 ⑩ 潜热能 ----水的相变过程伴随有能量转化和交换，这 种能量为潜热能。
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处在不同T下的饱和空气，如果下降同样的 T，那么，在高温条件下的饱和空气凝结的 水汽量要比低温条件凝结的水汽要多。
思考：为什么暴雨总是发生在暖季？
2、E与蒸发面性质的关系
冰面和过冷却水
E冰 < E过冷却水
思考：为什么？
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冰 晶
E冰
<
e
<
E过冷却水
水滴
一天中有一个最高值（午后）和一个最低值 （ 清晨）.
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（2）年变化 ----一年中有一个最高值和最低值. 2、相对湿度（f = e / E x 100% ）
（1）日变化：
（2） 年变化：
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五、水汽凝结的条件 （1）空气要达到饱和或过饱和状态. 增加大气中水汽过饱和状态的过程： I. 暖水面蒸发 II. 空气的冷却（绝热冷却、辐射冷却、平 流冷却） （2）要有凝结核 中国雾都----重庆
E大水滴< E大水滴 <
E小水滴
e <
E小水滴
对云雾的初始形成起作用.（大水滴半径小于
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1微米）
三、影响蒸发的因素
（1）水源
（2）热源 （3）饱和差E-
e
（4）风速和湍流扩散的强度
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四、空气湿度的时间变化
1、水汽压
（1）日变化
湍流较强夏季（陆地）:
一天中有两个最高值（9h~10h, 21h~22h)和 两个最低值（清晨、午后）. 湍流不强季节（海洋、沿海或陆地）:
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2、水相变化的判据
蒸发面是出现蒸发（升华）还是凝结（凝华）， 其决定条件是什么？
---- e 与 E
e<E
蒸发过程 实际水汽量未达到 饱和状态. 凝结过程 实际水汽量达到过 饱和状态. 实际水汽量达到饱和状态，无 蒸发也无凝结.
e > E
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e=E
二、饱和水汽压（E） 1、E与蒸发面T的关系 ----E随T的升高而增大. 思考：这是为什么？ 注意两点： E随T的升高而增大。这意味着由于T的 升高，原来饱和的空气可变为不饱和， 重新出现蒸发；相反，T下降，E下降， 意味原来饱和状态的空气变为过饱和状 态，多余的水汽可能出现凝结。
E 冰< e 这就是“冰晶效应“，又称贝吉龙理论，对 降水的形成起重要作用。 溶液面和纯水面
E溶
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e<
E过冷却水
< E纯
思考：为什么？
E与蒸发面形状的关系
A
B
C
凸水面（曲率大）E A> 平水面 EB > 凹水面（曲率小）EC 大、小水滴的饱和水气压
大水滴的曲率小，小水滴曲率大.
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（2）雨凇（冰凌、冻雨）
----由过冷却雨滴降到T<0 ℃ 的地面或地 物上，立即冻结成透明或毛玻璃状的 紧密冰层，使电线和树枝变成粗大的 冰棍，地面积起厚厚的冰层。
云层 气层或云层
0℃ 0℃ 0℃
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黑龙江省牡丹江 市双峰林场
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第二节 地表面和大气中的凝结现象 阅读思考： 1、什么是霜和露？在农业生产上，我们要预 防的是霜还是霜冻？为什么？可采用什么 措施？ 2、云和雾有何异同？“十雾九晴”指的是什 么雾？ 3、重庆为什么成为中国雾都？ 4、积状云、层状云、波状云有什么特点？其 形成原因是什么？
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第三章 大气的水分
第一节 蒸发与凝结
第二节 地表面和大气中的凝结现象
第三节 降水
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第一节 蒸发与凝结
阅读思考： 1、理解水相变化的原理，水相变化的判据是 什么？ 2、影响饱和水气压的因素有哪些？ 3、相对湿度日变化、年变化怎样？ 4、当云中冰水共存、冷暖云滴共存、大小水 滴共存时，哪些云滴会蒸发？哪些云滴会 凝结？为什么？ 5、空气中水汽发生凝结要具备什么条件？
若Td
> 0℃，凝结物是水滴，称为露.
若Td
< 0℃,凝结物是松散结构白色冰晶，
称为霜。
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（2） 形成的条件
空气湿度. 晴朗和微风的夜晚. 地面或地物不利于传导热条件不同： 形态不同：
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（4）霜和霜冻的区别 霜冻：低温。 低温> Td， 有霜冻而无霜出现，称 为黑霜； 低温< Td，有霜冻同时有霜出现，称 为白霜；
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第二节 地表面和大气中的凝结现象
一、地面的水汽凝结物 1、露和霜
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谚语：露水起晴天，霜重见晴天。
谚语： 冬天吹大风，日头火样红；
日落红霞现，风停霜必浓。
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露和霜
（1） 概念
----近地面空气中水汽，因地面或地面物体辐 射冷却，使其温度低于贴地空气的Td 时， 水汽则凝结在地面或近地面物体上。那么
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在农业生产上，我们 要预防的是霜还是霜冻？ 为什么？可采用什么措施？
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2、雾凇和雨凇 （1）雾凇 ----过冷水滴凝聚而成的白色固体凝结物。 晶状雾凇 ---- 在有雾、微风、冰晶与过冷却水共存， T<-15℃天气条件下，过冷却雾滴蒸发后， 由水汽凝华而成。 粒状雾凇 ----在有雾、风速较大，T=-2~7℃ 天气里， 风把过冷雾滴吹到冷的物体表面迅速冻结 而成。
2018/7/23
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二、 近地面空中的主要凝结物----雾
1、概念 ---- 悬浮在近地面空气中的大量水滴或冰晶 的可见集合体，使水平能见度小于1Km的物 理现象。