农业气象学经典课件——水分
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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。
32
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。
10
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。
11
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%
28
4.4
降水
人工影响降水
农业气象学 第五章 大气中的水分
蒸发面 形状：
考察水分子在不同形状下的吸引力大小
E凸面>E平面>E凹面 凸面的曲率愈大（即水滴愈小），饱和水汽压愈 大，而凹面的曲率愈大，则其饱和水汽压愈小。
3、e 的变化规律
单峰型：水汽压的大小与蒸发 的快慢有密切关系，而蒸发的 快慢在水分供应一定的条件下 ，主要受温度控制。白天温度 高，蒸发快，进入大气的水汽 多，水汽压就大；夜间出现相 反的情况。每天有一个最高值 出现在午后，一个最低值出现 在清晨。在海洋上、潮湿的陆 上以及乱流交换比较弱的秋冬 季节，多属于这种情况。
(三)露点温度(Td)
在空气中水汽含量不变，气压一定的条件下，当气温 降低到空气中水汽达到饱和时的温度，称为露点温度，简 称露点，以Td表示，其单位与温度相同。
(四)相对湿度(ƒ)
e ƒ= × 100% E
ƒ < 100% 未饱和状态 ƒ = 100% 饱和状态 ƒ > 100% 过饱和状态
相对湿度的大小表示空气中实际水汽含 量距离饱和的程度。不仅随大气中的水 汽含量而变，同时也随气温而变。相对 湿度与温度成反比关系。
4、蒸发雾
当气温低于水温，暖水面蒸 发的水汽进入其上面的冷空 气而形成。如深秋、初冬的 早晨，江面和湖面上；冬季 打开水等。
5、山坡雾 稳定的湿空气沿高地 或山坡缓慢上升时， 因绝热冷却，在迎风 坡面上形成。 6、锋面雾 锋面过境时，暖气团 下部的暖湿空气在冷 的下垫面冷却形成。
雾对农作物的影响：
人工消雾：
雾的成因是由于空气冷却或空气 湿度大。因此，提高空气的温度 或降低空气的湿度时，雾将消散
1、燃料燃烧 2、低洼地搞好排水 3、营造防护林
五、自由大气中的凝结物 云是大气中水汽凝结(凝华)形 成的小水滴、冰晶微粒或两者 混合组成的可见悬浮体。云有 时也包含一些较大的雨滴、冰 晶或雪粒。云的底部不接触地 面，并有一定厚度。 (一)形成云的基本条件 (一)形成云的基本条件：
农业气象学-水分-y-070
农业气象学
三.降水的分类 根据降水强度分为：小雨、中雨、大雨、暴雨、 大暴雨、特大暴雨；小雪、中雪、大雪。 根据降水性质分为：连续性降水、间歇性降水、 阵性降水、毛毛状降水
农业气象学
§3.5水分与农业
农业气象学
一.水分的生理作用
(一)制造有机物的原料。 (二)重要的溶剂和生命的介质。 (三)调节植物体温。 (四)维持植物细胞及组织的紧张度。
农业气象学
2.饱和水汽压(E ):空气饱和状态下的水汽压。 饱和水汽压随温度升高而迅速增大，与温度关 系常用Magnus半经验公式表示，即
式中:E0是0℃时的饱和水汽压，等于6.11hPa； t 是蒸发面的温度(℃)； a、b是经验系数。 用于纯水面上时 a=7.63，b=241.9；
E = E0 ×10
云滴非常小，只要云滴增大到其所受到 重力大于浮力，并使其下降的速度大于上升 气流的速度，并在下降的过程中不被蒸发掉， 降落到地面就会形成降水。
农业气象学
云滴增大的途径 1.凝结增长过程。 *： 2.碰并增长过程。
农业气象学
二.降水的表示方法 1.降水量：从云中降落到地的液态或固态水， 未经蒸发、渗透和流失，在水平面上积聚的水层厚 度。单位 ㎜ ，数值保留一位小数。 2.降水强度：单位时间内的降水量。 通常取10min、1h或1d内的降水量。 3.降水变率。 4.降水保证率。
农业气象学
§3.2 蒸发与蒸腾
当温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的 自由面逸出而变为气态的过程或现象，称为蒸发。
单位时间内单位面积上蒸发的水量，称为蒸发 速率，也称蒸发通量密度，单位为g · ㎝-2· s-1 。 在气象观测中，某段时间内自然水面因蒸发而 消耗掉的水层厚度称为蒸发量，单位为 ㎜ 。
农林气象学 3第三章大气中的水分
与气温的年变化相反
T 地面水分蒸发 e， E随温度变化比e快，因此
时间
T r同理 T r
季风气候区：与气温的年变化相同
r
夏季
冬季
时间
夏季风，来自海洋，潮湿 冬季风，来自内陆，干燥
五、大气中水汽凝结的条件 （一）凝结核 在水汽凝结或凝华过程中 起核心作用的固态、液态和气 态的气溶胶质粒。
★相对湿度随时间的变化 与气温的日变化相反
r 夜 昼
时间
日变化：
T 地面水分蒸发 e， 由于E随温度变化比e快， 因此 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
海陆风（水陆风） 昼： 吹海风，潮湿 夜： 吹陆风，干燥
r
夜 昼
时间
年变化：
r 夏季 冬季
（一）饱和水汽压与温度 随温度的升 高而增大
空气温度高时，饱和水汽压大，空气中所能容纳 的水汽含量增多，原来处于饱和状态的蒸发面因温度 升高而不饱和，蒸发重新出现；如果降低饱和空气的 温度，由于饱和水汽压减小，就会有多余的水汽凝结 出来。
（二）饱和水汽压与蒸发面性质
在同一温度下，不同蒸发面上的饱和水汽压不相同
§3.2 凝结现象
一、地面上的凝结物： 1、露 和霜 ： 露、霜、雾凇、雨凇
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。
露
2、雾凇∨和雨凇∽
据黄山气象部门统计，黄山佛光每年大约出现40 次左右，月平均2～5次。黄山佛光的出现多在雨后 初晴的上午九点以前和阴雨初霁的傍晚五点以后。
农业资源学 第10-12讲(水分)图文
球表面的70％为水所覆盖，但目前能为人类利用的
水量却很少，加上水资源地区间分配不均及年际间的
巨大变差，人类可利用的水量就更少了。因此，水资
源是有限的。 2020/8/30
第四章 水资源
12
2．水是一种不断更新、可往复利用的自然资源
水在自然界的不断运动，构成了地表水、大气水、
地下水和土壤水之间相互联系、相互转化的循环系
2020/8/30
第四章 水资源
8
形成了水在海洋与陆地之间的循环运动，
通常人们把这种在陆地----海洋之间的水循环 运动叫做大循环，
将由海洋蒸发，在空中凝结后，直接以降水 的形式回落海洋的水循环称做海洋小循环，
将从陆地表面蒸发(蒸腾)上升至高空，凝结后 再一次以降水的形式返回地面的水循环叫做 陆地小循环。
永冻层中冰
300.0 0.02
300.0 0.86
湖泊水
176.4 0.013
85.4 0.006 91.0 0.26
土壤水
16.5 0.001
16.5 0.05
大气水
13. 9 0.0009
12.9 0.04
沼泽水
11.5 0.0008
11.5 0.03
河流水
2.12 0.0002
2.12 0.01
第四章 水资源
第一节 水循环与水资源
浙江大学农业与生物技术学院 汪自强
nxx.cab@
2020/8/30
第四章 水资源
1
水是地球上的一种特殊物质，以其可循环性和独特 的物理化学性质，成为人类生存的基本条件和生产 活动最重要的基础物质。水除用于人类生活外，还 可用于工农业生产、发电、航运、建造优美环境和 娱乐休息场所及形成良好的生态环境等，给人类以 极大的恩惠。水作为人类赖以生存的自然资源，是 任何其它物质所代替不了的。当今社会需水量剧增 与水资源有限性之间的矛盾日益突出，水资源问题 受到了全世界的广泛关注。
第一章 水分 PPT课件
3
品
水分含量 %
1.1 水在人体及食品中的作用
1.1.1 水在人体中的作用
（1）水是体内化学作用的介质与反应物。
（2）水是体内物质运输的载体。
（3）水是维持体温的载温体。
（4）水是体内Biblioteka 擦的润滑剂。41.1.2 水在食品中的作用
食品理化性质：
起着溶解、分散蛋白质、 淀粉等水溶性成分的作用
食品质地方面：
氢键受体
9
水分子的缔合
由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别，导致 水分子之间可以通过形成氢键而结合的状态——缔合状态 O
H O H H H O H H
由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此每个水 分子的可以通过氢键结合4个水分子。
10
由于水分子之间可以以不同数目和不同形式结合，因此缔合态的 水在空间有不同的存在形式，如：
6
1.2 水的形态、结构及性质
1.2.1 水的形态
7
1.2.2 水的结构
SP3
O H
1 0 4 .5 0
H
8
水分子的缔合作用
H-O键间电荷的非对称分布 使H-O键具有极性，这种极 性使分子之间产生引力。 每个水的氧原子的两对成对 的电子与临近的水分子的氢 原子产生氢键缔合。 ——氢键受体 该水的两个氢原子又与周围 的两个水分子的氧原子产生 氢键缔合。 ——氢键供体 每个水分子具有数目相等的 氢键供体和受体，因此可以 在三维空间形成多重氢键。 氢键供体
第一章 水 分
1
主要内容
1.1 水在人体及食品中的作用 1.2 水的形态、结构及性质 1.3 生物组织与食物中的水分状态 1.4 水分活度 1.5 水分的吸附等温线 1.6 水分活度与食品稳定性 1.7冻害
品
水分含量 %
1.1 水在人体及食品中的作用
1.1.1 水在人体中的作用
（1）水是体内化学作用的介质与反应物。
（2）水是体内物质运输的载体。
（3）水是维持体温的载温体。
（4）水是体内Biblioteka 擦的润滑剂。41.1.2 水在食品中的作用
食品理化性质：
起着溶解、分散蛋白质、 淀粉等水溶性成分的作用
食品质地方面：
氢键受体
9
水分子的缔合
由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别，导致 水分子之间可以通过形成氢键而结合的状态——缔合状态 O
H O H H H O H H
由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此每个水 分子的可以通过氢键结合4个水分子。
10
由于水分子之间可以以不同数目和不同形式结合，因此缔合态的 水在空间有不同的存在形式，如：
6
1.2 水的形态、结构及性质
1.2.1 水的形态
7
1.2.2 水的结构
SP3
O H
1 0 4 .5 0
H
8
水分子的缔合作用
H-O键间电荷的非对称分布 使H-O键具有极性，这种极 性使分子之间产生引力。 每个水的氧原子的两对成对 的电子与临近的水分子的氢 原子产生氢键缔合。 ——氢键受体 该水的两个氢原子又与周围 的两个水分子的氧原子产生 氢键缔合。 ——氢键供体 每个水分子具有数目相等的 氢键供体和受体，因此可以 在三维空间形成多重氢键。 氢键供体
第一章 水 分
1
主要内容
1.1 水在人体及食品中的作用 1.2 水的形态、结构及性质 1.3 生物组织与食物中的水分状态 1.4 水分活度 1.5 水分的吸附等温线 1.6 水分活度与食品稳定性 1.7冻害
农业气象学-水分
二 土壤水分的蒸发
一.水面蒸发(Evaporation)
蒸发速率（W0 )：单位时间单位面积上蒸发 蒸发速率（ 的水量。单位有mm/d mm/d和 二者的关系是： 的水量。单位有mm/d和g/cm2·d，二者的关系是： d=10 10mm/d 1g/cm2·d=10mm/d 水面蒸发速率可用道尔顿(Dalton)蒸发公式表示： 蒸发公式表示： 水面蒸发速率可用道尔顿 蒸发公式表示 esw − ea W0 = C P 其中e 为水面温度下的饱和水汽压， 其中 sw为水面温度下的饱和水汽压，ea 为空气中的实际水汽压， 为气压 为气压， 为与 为空气中的实际水汽压，P为气压，C为与 风速有关的常数。 风速有关的常数。
绝对湿度( 绝对湿度(ρw)就是单位体积湿空气中所 含的水汽质量，也即为水汽密度(water 含的水汽质量，也即为水汽密度(water vapor density)。根据气体的状态方程， density)。根据气体的状态方程 气体的状态方程， 它与水汽压的关系是： 它与水汽压的关系是：
ea ρw = * = R ⋅ T Rw ⋅ T
R*
M R* P= • T V µ
，即为比气体常数(specific ，即为比气体常数(specific µ M gas constant)；并取 ρ = constant)；并取 V 则方程可写为： 令
= R
P = ρRT
3.相对湿度 3.相对湿度(relative humidity)
相对湿度（r）：空气中实际水汽压与同温 相对湿度（ ）：空气中实际水汽压与同温 度下的饱和水汽压的百分比。 度下的饱和水汽压的百分比。即：
饱和水汽压的影响因素
(4)蒸发面浓度
当蒸发面浓度的不同，也会影响E 当蒸发面浓度的不同，也会影响E的 大小。 大小 。 因为浓度大的液体表面水分子占 据的面积小， 据的面积小 ， 单位时间内逸出的水分子 就少。 就少。
一.水面蒸发(Evaporation)
蒸发速率（W0 )：单位时间单位面积上蒸发 蒸发速率（ 的水量。单位有mm/d mm/d和 二者的关系是： 的水量。单位有mm/d和g/cm2·d，二者的关系是： d=10 10mm/d 1g/cm2·d=10mm/d 水面蒸发速率可用道尔顿(Dalton)蒸发公式表示： 蒸发公式表示： 水面蒸发速率可用道尔顿 蒸发公式表示 esw − ea W0 = C P 其中e 为水面温度下的饱和水汽压， 其中 sw为水面温度下的饱和水汽压，ea 为空气中的实际水汽压， 为气压 为气压， 为与 为空气中的实际水汽压，P为气压，C为与 风速有关的常数。 风速有关的常数。
绝对湿度( 绝对湿度(ρw)就是单位体积湿空气中所 含的水汽质量，也即为水汽密度(water 含的水汽质量，也即为水汽密度(water vapor density)。根据气体的状态方程， density)。根据气体的状态方程 气体的状态方程， 它与水汽压的关系是： 它与水汽压的关系是：
ea ρw = * = R ⋅ T Rw ⋅ T
R*
M R* P= • T V µ
，即为比气体常数(specific ，即为比气体常数(specific µ M gas constant)；并取 ρ = constant)；并取 V 则方程可写为： 令
= R
P = ρRT
3.相对湿度 3.相对湿度(relative humidity)
相对湿度（r）：空气中实际水汽压与同温 相对湿度（ ）：空气中实际水汽压与同温 度下的饱和水汽压的百分比。 度下的饱和水汽压的百分比。即：
饱和水汽压的影响因素
(4)蒸发面浓度
当蒸发面浓度的不同，也会影响E 当蒸发面浓度的不同，也会影响E的 大小。 大小 。 因为浓度大的液体表面水分子占 据的面积小， 据的面积小 ， 单位时间内逸出的水分子 就少。 就少。
农业气象学第四章水分条件与农业生产_图文
第四章 水分条件与农业生产
1
主要内容
§1 水的农业意义 §2 土壤—植物—大气水分循环系统 §3 土壤—植物—大气系统水分传输 §4 水分与作物生长发育及产量形成 §5 不利水分条件对农业生产的影响及其调控 实习3：作物水分关键期分析
2
本章重点与难点
本章重点： “土壤―植物―大气”系统水分传输、土
壤 水分常数、土壤水势、作物需水量、蒸散、作 物水分临界期与关键期、土壤水分滞后现象等 基本概念，农作物需水规律、土壤水分特征曲 线、土壤水分有效性分析，不利水分条件对农 业生产的影响，土壤水分调控技术。 本章难点：
土壤水分常数、土壤水势、蒸散、作物水 分临界期与关键期。
3
§1 水的农业意义
主要内容：
22
● 水分渗入土壤的过程描述 水分渗入土壤包括两个相互穿插的过程。 当干燥的土壤遇水以后，首先进行的是不饱和 流动。当水分增加到一定量时，水分在重力的 作用下，经粗孔隙向下渗透即进行饱和流动。 而由于土壤中孔隙的分布不均匀，这两个过程 不是完全孤立而是相互穿插的。
13
14
蒸发
降水截留表面贮存 Nhomakorabea径流
入渗
蒸腾
土壤水分贮存
潜流
河道
深层下渗
地下水贮存
地下水流动
土壤—植物—大气系统水分循环示意图
15
二、土壤水分平衡
土壤水是作物吸水的主要来源。要了解土壤水分的有关 规律，首先要了解其水分收支的平衡规律及收支各项的特点。
一般情况下，某一定时间间隔内的土壤水分平衡可用下 式表示：
11
§2 土壤-植物-大气水分循环系统
主要内容： ● 定义 ● 土壤水分平衡 ● 土壤水分的再分布 ● 土壤水分类型 ● 土壤水分常数
1
主要内容
§1 水的农业意义 §2 土壤—植物—大气水分循环系统 §3 土壤—植物—大气系统水分传输 §4 水分与作物生长发育及产量形成 §5 不利水分条件对农业生产的影响及其调控 实习3：作物水分关键期分析
2
本章重点与难点
本章重点： “土壤―植物―大气”系统水分传输、土
壤 水分常数、土壤水势、作物需水量、蒸散、作 物水分临界期与关键期、土壤水分滞后现象等 基本概念，农作物需水规律、土壤水分特征曲 线、土壤水分有效性分析，不利水分条件对农 业生产的影响，土壤水分调控技术。 本章难点：
土壤水分常数、土壤水势、蒸散、作物水 分临界期与关键期。
3
§1 水的农业意义
主要内容：
22
● 水分渗入土壤的过程描述 水分渗入土壤包括两个相互穿插的过程。 当干燥的土壤遇水以后，首先进行的是不饱和 流动。当水分增加到一定量时，水分在重力的 作用下，经粗孔隙向下渗透即进行饱和流动。 而由于土壤中孔隙的分布不均匀，这两个过程 不是完全孤立而是相互穿插的。
13
14
蒸发
降水截留表面贮存 Nhomakorabea径流
入渗
蒸腾
土壤水分贮存
潜流
河道
深层下渗
地下水贮存
地下水流动
土壤—植物—大气系统水分循环示意图
15
二、土壤水分平衡
土壤水是作物吸水的主要来源。要了解土壤水分的有关 规律，首先要了解其水分收支的平衡规律及收支各项的特点。
一般情况下，某一定时间间隔内的土壤水分平衡可用下 式表示：
11
§2 土壤-植物-大气水分循环系统
主要内容： ● 定义 ● 土壤水分平衡 ● 土壤水分的再分布 ● 土壤水分类型 ● 土壤水分常数
气象学——水分
Cv = ρCm
例3：某白天玉米叶片向大气输送感热H=100W/㎡，已知叶片的γH=0.5s/ ㎝ , γt=1.5s/㎝.此时测到空气干湿球温度分别为ta=20℃ ,tw=15℃,问①叶片蒸 腾率E=？②叶片所得Rn=？③如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高 多少℃？ M V e L − e a 解： × E =
已知（ ） 已知（1）RH, ta (2) ta ,tW (3) ta ,td 或 (4) tw , td ，求RH？ ？ 分析P103,图5.17的焚风现象： 解：ta=20℃,td=15℃,RH1= ea/ eas=73%，求：RH2= ？或 RH1— RH2=? (1)沿干绝热线上升 （2）按湿绝热上升 ） （3）山顶饱和水汽压 ） （4）按干绝热下降， ） (5)山脚气温的饱和水汽压？ （6）山脚相对湿度是多少？ ） （7）空气相对湿度减少了多少？ ）
第四章 水分
第一节 地球上的水
一、水的分布
二、水循环
三、水量平衡
第二节 大气湿度 一、空气湿度的几种表示方法
1.水汽压 水汽压
大气压力中水 汽部分所产生的分 压力称水汽压。它 的单位和气压一样， 用百帕（hPa） 或 帕（Pa） 来表示。 水汽压又分成 实际水汽压和饱和 水汽压两种。
在温度一定条件下，单位体积空气中所能容纳 的水汽数量是一定的。如果水汽含量已达到这个限 量，空气就成饱和状态。此时的空气称为饱和空气， 饱和空气的水汽压称为饱和水汽压。 ρw 饱和水汽压e 饱和水汽压 s是温度的函数：
RH2=731/4889=15% RH1－RH2=73%－15%=58%
二、 空气湿度的时空变化
1、空气湿度的空间变化 水汽压随高度减小的关系，一般可用下式表示： ea =ea0·10－Z/β 2、空气湿度的时间变化 1）水汽压的日变化： 单峰型，双峰型 2）水汽压的年变化： 与温度高低一致：7、8月高，1、2月低。
1第一章 水分 PPT课件
19
五、水分活度与吸湿等温线
高水分食品的MSI
从正常至干燥的整 个水分含量范围；
含毛细管水少、含 糖分（或盐分）高 的食品近乎共有的 吸湿等温线。
20
五、水分活度与吸湿等温线
低水分食品的MSI
加水回吸时，试样的组 成从区Ⅰ（干）移至区 Ⅲ（高水分） 各区相关的水的性质存 在着显著的差别（实际 是连续变化的）
11
四、食品中水的存在状态
化合水 食 品 中 水 的 存 在 状 态 1、结合水
邻近水
多层水
以氢键结合力 结合的水；
滞化水 2、游离水
毛细管水
自由水
以毛细管力 结合的水；
Categories of water in foods
12
四、食品中水的存在状态
在-40℃下不结冰 无溶解溶质的能力 与纯水比较分子平均运动为0 不能被微生物利用 对食品的风味起重要作用
水分活度(water activity)： 是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的 饱和蒸汽压的比值,可用下式表示:
p Aw po
P ——食品中的水蒸气分压 P0——纯水的蒸气压
16
五、水分活度与吸湿等温线
1、Water activity(Aw)的定义
f Aw f0 f p f 0 po
28
五、水分活度与吸湿等温线
4、滞后现象（Hysteresis）
回吸：把水加到干的样品中 解吸：先使样品吸水饱和，再干燥 滞后现象（Hysteresis）： 回吸与解吸所得的等温线不重叠现象即为 “滞后现象”（Hysteresis）。
29
五、水分活度与吸湿等温线
4、滞后现象（Hysteresis）
气象学与气候学课件03大气中的水分
（二）饱和水汽压与蒸发面性质的关系
1、冰面小于过冷却水面小于水面的饱和 水汽压。可以解释冰水共存时的水汽转 移现象，即冰晶效应。
2、同一温度下，溶液面的饱和水汽压比 纯水面要小，而且，溶液浓度愈高，饱 和水汽压愈小。
（三）饱和水汽压与蒸发面形状的关系
温度相同时，凸面的饱和水汽压最大， 平面次之，凹面最小。
n为单位时间内落回水中的水汽分子数 则有： N ＞ n 蒸发（未饱和）
N ＝ n 动态平衡（饱和） N ＜ n 凝结（过饱和）
蒸发 (evaporation)
概念——一定温度下由液态水（冰）转为 气态水（水汽）的过程。
由蒸发消耗的水量称为蒸发量，用蒸发失
去的水层厚度（mm）表示。 （1）e与E二者的对比是出现蒸发的关键 e<E出现蒸发（未饱和）； e=E水汽分子进
显然，在影响蒸发的因子中，蒸发面的 温度通常是起决定作用的因子。
由于蒸发面的温度有年、日变化，所以 蒸发速度也有年、日变化。
四、 湿度随时间的变化
1、绝对湿度（用水汽压表示）
（1）日变化有两种类型：
➢双峰型：主要在大陆上湍流混合较强的夏 季出现。 （一天有两高两低）
➢单峰型：以海洋上、沿海地区和陆地影响因素中，①起决定作用，其次为风。（3） 日变化和年变化——与气温相同 （4）蒸发量空间分布——因气温高低、海陆分布、
水汽量多少而不同。
全球年蒸发量分布图
3.2 凝结 （condensation）
概念——一定温度时由气态水
（水汽）转为液态水（冰）的过程， 由水汽直接转为冰过程称为凝华。 （1） 凝结（凝华）条件
• 具有一定凝结核（凝华核） • 增加水中的水汽e>E
• 通过空气冷却、降低E
气象学第4章 大气中的水分PPT课件
• 4.3 水汽凝结 • 4.3.1 凝结条件 • 4.3.2 凝结物 • 4.3.3 降水
• 4.3.1、凝结条件
• 4.3.1.1 空气的饱和或过饱和
• A 在一定温度下增加空气中的水汽含量，使水汽压增 大；(蒸发面温度明显高于气温。南方秋、冬季节清晨 水面上形成的雾）
• B 在空气中水汽含量不变的情况下，通过空气冷却， 使饱和水汽压减小。
• 意义：露对一些雨水稀少的干旱地区或干热天气条件下的农业生 产有意义，起着一种维护植物生命，缓解旱情的作用，有利于农 药利用，但也会助长植物病原菌，水果表面锈斑，重露可使秸杆 和穗粒湿度增大，影响收割和脱粒。
• 2 雾凇：雾凇是附着于树枝、电线和物体的迎风面上的一种白色 疏松的凝结物。雾滴附着并冻结而形成，常见于寒冷有雾的天气 里。多形成于气温在-2——-20oc
• Td的大小可以直接表示空气中的水汽含量多少。
• t-Td 表示空气的潮湿程度。
• 比湿(q)：单位质量空气中所含的水汽质量称为比湿 （克/克、克/千克）。
q mw md mw
• 公式中 mw、md分别表示单位质量空气中 水汽质量和 干空气质量
• 由气体状态方程( pRdT
) 可导出下列关
系表达式
• 其中E0为00c的饱和水气压 。E0＝6.11。t是
蒸发面温度 a b是经验系数。纯水面上a=7.63 b=241.9,纯冰面上 a=9.5 b=265.5 • 例：一气团温度为21.0c,干绝热上升400米达到 饱和，求该气团的水汽压、和相对湿度。 （2） 蒸发面: • A 冰面 ： E水>E冰
• 2 年变化： • 与温度年变化相似。在陆地上，最大值
出现在7月，最小值出现在1月；海洋上 ，最大值在8月，最小值在2月。
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单位土地面积上植物蒸腾总水量 KT 单位土地面积上收获干物质量
KT是一个无量纲数（无单位）。KT越大说明植物需 水量越多，水分利用率越低，反之KT越小，表示植物需水 量少，水分利用率越高。所以，缺水地区就要选KT值小的 作物栽种。
如何提高水分利用率？
水利通过水资源的调度、输水、配水、灌水等环节，控制水的 利用率，达到节水的目的；而农艺技术则通过解决土壤蒸发、植 物对水分的吸收和蒸发散等，提高灌溉水的生产效率。因此，可 考虑如何将节水工程技术体系与农艺技术体系有机结合。
6.湿球温度tW wet temperature
在气象站百叶箱中一个用白纱布裹在温度表下端水银球上测量 空气温度的温度表叫湿球温度表，其下面放一个小水槽，白纱布浸 于水中。
如果ta =tW，说明空气已达到饱和。所以通过干、湿球温度表可 测算出空气中的实际水汽含量。
ea=esw－γ(ta －tW)
ea—空气实际水汽压，esw—湿球温度下的饱和水汽压，γ—湿度常数，即 ℃→pa换算单位，一般在15～28℃作物生长季节中的平均气温，取66pa/℃。
蒸发变化与气温变化相同
蒸发量的空间分布，因气温高低、海陆分布、水汽含量多少 等而发生变化 ：低纬度气温高，蒸发量也大；在温度相同的情 况下，海洋蒸发量多与大陆，并有自沿海向内陆显著减少的趋 势；
蒸发量与所在地区的降水量也有关系
降水量多的地方蒸发量也大；反之，蒸发量小；干旱地区 蒸发能力强，而实际蒸发量却很少。
40
发量
二 、 植物蒸腾 1、植物的蒸腾作用 （书P95） 要了解植物叶子的蒸腾过程及叶子的气孔阻抗
水分最开始从叶肉细胞壁开始，然后扩散到气孔穴，
水汽通过气孔到达叶子表面，然后通过片流边界层再到达 大气中，再通过湍流输送到大气上空。水分从叶肉细胞开 始向外扩散直到最后到达大气上空。这个输送过程必须克 服四种不同阻力，把这种阻力称为阻抗，用γ表示。
difference
d= es－ea (pa) 4.相对湿度RH Relative Humidity
空气中实际水汽压ea与此空气温度下的饱和水汽压之百分比。
5.露点温度td：dew temperature
当空气中水汽含量不变、大气压力也无大变化时，降温使水 汽达到饱和的那点温度叫露点温度。当大气压力一定时，td高低 只与空气中水汽含量有关。水汽含量越多，td就越高。达到饱和 时td=ta。所以td也是反映空气中水汽实际含量的物理量。
土壤表面的蒸发 ：
1、蒸发面温度：蒸发面温度愈高、蒸发速度愈快，相反蒸发速度愈 慢。
2、蒸发面性质 ：在相同的温度下，冰面的饱和水汽压小于水面的饱 和水汽压；溶液面的饱和水汽压小于纯水面的饱和水汽压。
3、空气湿度和风 ：空气湿度大，饱和差小蒸发速度慢；相反空气湿 度小时，饱和差大蒸发速度快。有风时蒸发快；无风时蒸发慢。
A 单位时间内，跑出水面的水分子个数的多少与什么有关？（温度） B 单位时间内，落回水中的水分子个数的多少与什么有关？（水汽分子 浓度）
2、水相变化中的潜热 A 在蒸发过程中为什么要吸收热量？ B 在凝结过程中为什么会向外释放热量？ C 在作物生长季节(t=15-28 ℃)，蒸发潜热L = 2450 J /g
rt
E为蒸发量，则蒸发所需热量为LE，只 要知道叶片温度、空气干湿球温度（或ta、RH、td）及γt，就 知道叶片蒸腾率。
LE Rn H
Rn H LE
实际上叶面除了把从太阳辐射得到的热
量用于蒸腾外，也象地面一样要加热贴近地表面的空气。我 们叫它感热H（与地面一样），它在输送热量给空气时也有 一个阻力，叫感热阻抗γH。由于这种输送只在叶表面发生， 所以就得有象水汽那样要经过叶肉细胞和气孔。γH要比γt小.
ea =ea0·10－Z/β 2、空气湿度的时间变化 1）水汽压的日变化： 单峰型，双峰型 2）水汽压的年变化： 与温度高低一致：7、8月高，1、2月低。
§4.2 蒸发和蒸腾
一 蒸发
在一定温度下，由液态或固态水转为水汽的过程称为蒸发。 蒸发过程的发生取决于实际水汽压与饱和水汽压两者的对比关 系。当e＜E(未饱和）时，出现蒸发；e＞E（过饱和）时，蒸 发停止并出现凝结；e=E（饱和）时，进入水中的水分子数和 逸出水面的水分子数相等，处于动态平衡状态 。
tL=291×50/1300＋ta=11.2＋20=31.2℃ 如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高？31.2℃－
23.9℃=7.3℃
重要结论：如农田作物叶片明显升温，说明农 田已缺水了，需进行灌溉了。
2、植物的蒸腾系数：KT 见书P98
蒸腾作用所消耗的水分，通常用蒸腾系数KT来表示。 蒸腾系数是指植物形成单位重量干物质所消耗的水量。
eRaH= =eeswa/－es=γ(etaa－/etswa=)=12637377/4.3204－1.86=64(300%－，20)=1677pa， d= esa—ea=2564.8pa
已知 （1）RH, ta (2) ta ,tW (3) ta ,td 或 (4) tw , td ，求RH？
分析P137,图5.21的焚风现象： 解：ta=20℃,td=15℃,RH1= ea/ eas=73% ，求：RH2= ？或 RH1— RH2=? (1)沿干绝热线上升
17.269t
17.26923.85
esw 610.78e237.3t 610.78e 237.323.85 2956.4 pa
有所求数据和公式：
E MV eL ea
RT
rt
E=0.078g/m2.s , LE=0.078×10-3 ×2.5 ×106 =191 ,
Rn=H＋LE=100+191=291W/㎡ 如果叶片不蒸腾，则全部热量将都用于H 即Rn=H+LE=H 则H= Rn=291=1300(tL－20)/50，
B 仪器测量法：图
§4.3 水汽凝结与大气降水
一 水汽凝结
水汽凝结：气态水变为液态水的过程。
（1）水汽凝结物 水汽的凝结可产生于地表或地物上，也可产生于空气中。
二、空气湿度的几种表示方法
表示空气中水汽含量多少或潮湿程度的物理量称为空气 湿度。大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重 要因素。
1.绝对湿度
单位体积空气中所含水汽质量，称为绝对湿度，又称为水 汽密度，单位g/m3
2.水汽压e
大气中由水汽所产生的分压力叫水汽压，单位与气 压，空一气样实是际hp(aa，ctu水al汽)水压汽又压分ea成. 饱和(saturation)水汽压es
（1）节水灌溉：适度发展喷灌和微灌技术。
（2）根据作物水分—养分—环境—生产力的关系，在工程节水技 术的基础上，发展综合一体化农业管理节水技术。一是根据降雨 时空分布特征、地下水资源、水利工程现状，通过合理调整作物 布局和播期，增加需水与降水耦合性好的作物和耐旱、水分利用 率高的作物品种，并确保作物生育期耗水与降水相耦合，提高作 物对降水的有效利用。二是推行深耕蓄水和覆盖技术。三是增施 有机肥，探索研究水肥耦合技术。四是引进推广作物节水高产的 化学调控技术。
例1此：时观（测1员）观空气测实到际气水象汽站压百，叶（箱2中）T空a=3气0℃的,相TW对=2湿0℃度,(求3)
饱和差d=？
解：
17.269t
17.26920
esw 610.78e237.3t 610.78e 237.320 2337.3 pa
17.269t
17.26930
esa 610.78e237.3t 610.78e 237.330 4241.8 pa
第四章 水分
大气湿度 蒸发与蒸腾 水汽凝结与大气降水
§4.1 大气湿度
一、水的相变
气态------------------------------液态 气态------------------------------固态 液态------------------------------固态 1、水相变化的物理过程
由蒸发消耗的水量称为蒸发量，它以蒸发失去的水层厚度 毫米（㎜）表示。
蒸发（腾）单位： 蒸发（腾）率 E = g / m2 .S mm / m2.S(或mm/时）
问： 1 mm / m2.S = ? g / m2 .S
影响蒸发速度快慢的因素主要有以下几种：
水面蒸发：
1.水源，2.热源，3. 饱和差 ，4. 风速与湍流扩散，5.溶质浓度
当γt=1s/m 0.573×2=0.1147g/ m2.s 相当于mm/ m2.h=0.0573g×3600s/1000g=0.206mm/ m2.h
例3：某白天玉米叶片向大气输送感热H=100W/㎡，已知叶片的γH=0.5s/ ㎝ , γt=1.5s/㎝.此时测到空气干湿球温度分别为ta=20℃ ,tw=15℃,问①叶片蒸 腾率E=？②叶片所得Rn=？③如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高
C C H
Cv
tL ta rH 见书P97
分析例题v ：
m
例2：某天测到玉米叶层温度25℃,空气的干湿球温度分别为 22 ℃ 和17 ℃ γt=2s/cm.问：（1）此时叶子蒸腾率E1=？ （2） 如果阻力减少一半即γt=1s/cm ，E2=？ 解：MV =H2O=2+16=18 R=8.31J/mol.K T=22+273=295K
北半球大陆各纬度平均年10º～ 20º～ 30º～ 40º～ 60º～ 70º～ 80º～ 10º 20º 30º 40º 50º 70º 80º 90º
年降 1677 763 513 501 561 340 194
/
水量
年蒸 1110
/
370
/
371 100
/
（2）按湿绝热上升
（3）山顶饱和水汽压
（4）按干绝热下降，
KT是一个无量纲数（无单位）。KT越大说明植物需 水量越多，水分利用率越低，反之KT越小，表示植物需水 量少，水分利用率越高。所以，缺水地区就要选KT值小的 作物栽种。
如何提高水分利用率？
水利通过水资源的调度、输水、配水、灌水等环节，控制水的 利用率，达到节水的目的；而农艺技术则通过解决土壤蒸发、植 物对水分的吸收和蒸发散等，提高灌溉水的生产效率。因此，可 考虑如何将节水工程技术体系与农艺技术体系有机结合。
6.湿球温度tW wet temperature
在气象站百叶箱中一个用白纱布裹在温度表下端水银球上测量 空气温度的温度表叫湿球温度表，其下面放一个小水槽，白纱布浸 于水中。
如果ta =tW，说明空气已达到饱和。所以通过干、湿球温度表可 测算出空气中的实际水汽含量。
ea=esw－γ(ta －tW)
ea—空气实际水汽压，esw—湿球温度下的饱和水汽压，γ—湿度常数，即 ℃→pa换算单位，一般在15～28℃作物生长季节中的平均气温，取66pa/℃。
蒸发变化与气温变化相同
蒸发量的空间分布，因气温高低、海陆分布、水汽含量多少 等而发生变化 ：低纬度气温高，蒸发量也大；在温度相同的情 况下，海洋蒸发量多与大陆，并有自沿海向内陆显著减少的趋 势；
蒸发量与所在地区的降水量也有关系
降水量多的地方蒸发量也大；反之，蒸发量小；干旱地区 蒸发能力强，而实际蒸发量却很少。
40
发量
二 、 植物蒸腾 1、植物的蒸腾作用 （书P95） 要了解植物叶子的蒸腾过程及叶子的气孔阻抗
水分最开始从叶肉细胞壁开始，然后扩散到气孔穴，
水汽通过气孔到达叶子表面，然后通过片流边界层再到达 大气中，再通过湍流输送到大气上空。水分从叶肉细胞开 始向外扩散直到最后到达大气上空。这个输送过程必须克 服四种不同阻力，把这种阻力称为阻抗，用γ表示。
difference
d= es－ea (pa) 4.相对湿度RH Relative Humidity
空气中实际水汽压ea与此空气温度下的饱和水汽压之百分比。
5.露点温度td：dew temperature
当空气中水汽含量不变、大气压力也无大变化时，降温使水 汽达到饱和的那点温度叫露点温度。当大气压力一定时，td高低 只与空气中水汽含量有关。水汽含量越多，td就越高。达到饱和 时td=ta。所以td也是反映空气中水汽实际含量的物理量。
土壤表面的蒸发 ：
1、蒸发面温度：蒸发面温度愈高、蒸发速度愈快，相反蒸发速度愈 慢。
2、蒸发面性质 ：在相同的温度下，冰面的饱和水汽压小于水面的饱 和水汽压；溶液面的饱和水汽压小于纯水面的饱和水汽压。
3、空气湿度和风 ：空气湿度大，饱和差小蒸发速度慢；相反空气湿 度小时，饱和差大蒸发速度快。有风时蒸发快；无风时蒸发慢。
A 单位时间内，跑出水面的水分子个数的多少与什么有关？（温度） B 单位时间内，落回水中的水分子个数的多少与什么有关？（水汽分子 浓度）
2、水相变化中的潜热 A 在蒸发过程中为什么要吸收热量？ B 在凝结过程中为什么会向外释放热量？ C 在作物生长季节(t=15-28 ℃)，蒸发潜热L = 2450 J /g
rt
E为蒸发量，则蒸发所需热量为LE，只 要知道叶片温度、空气干湿球温度（或ta、RH、td）及γt，就 知道叶片蒸腾率。
LE Rn H
Rn H LE
实际上叶面除了把从太阳辐射得到的热
量用于蒸腾外，也象地面一样要加热贴近地表面的空气。我 们叫它感热H（与地面一样），它在输送热量给空气时也有 一个阻力，叫感热阻抗γH。由于这种输送只在叶表面发生， 所以就得有象水汽那样要经过叶肉细胞和气孔。γH要比γt小.
ea =ea0·10－Z/β 2、空气湿度的时间变化 1）水汽压的日变化： 单峰型，双峰型 2）水汽压的年变化： 与温度高低一致：7、8月高，1、2月低。
§4.2 蒸发和蒸腾
一 蒸发
在一定温度下，由液态或固态水转为水汽的过程称为蒸发。 蒸发过程的发生取决于实际水汽压与饱和水汽压两者的对比关 系。当e＜E(未饱和）时，出现蒸发；e＞E（过饱和）时，蒸 发停止并出现凝结；e=E（饱和）时，进入水中的水分子数和 逸出水面的水分子数相等，处于动态平衡状态 。
tL=291×50/1300＋ta=11.2＋20=31.2℃ 如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高？31.2℃－
23.9℃=7.3℃
重要结论：如农田作物叶片明显升温，说明农 田已缺水了，需进行灌溉了。
2、植物的蒸腾系数：KT 见书P98
蒸腾作用所消耗的水分，通常用蒸腾系数KT来表示。 蒸腾系数是指植物形成单位重量干物质所消耗的水量。
eRaH= =eeswa/－es=γ(etaa－/etswa=)=12637377/4.3204－1.86=64(300%－，20)=1677pa， d= esa—ea=2564.8pa
已知 （1）RH, ta (2) ta ,tW (3) ta ,td 或 (4) tw , td ，求RH？
分析P137,图5.21的焚风现象： 解：ta=20℃,td=15℃,RH1= ea/ eas=73% ，求：RH2= ？或 RH1— RH2=? (1)沿干绝热线上升
17.269t
17.26923.85
esw 610.78e237.3t 610.78e 237.323.85 2956.4 pa
有所求数据和公式：
E MV eL ea
RT
rt
E=0.078g/m2.s , LE=0.078×10-3 ×2.5 ×106 =191 ,
Rn=H＋LE=100+191=291W/㎡ 如果叶片不蒸腾，则全部热量将都用于H 即Rn=H+LE=H 则H= Rn=291=1300(tL－20)/50，
B 仪器测量法：图
§4.3 水汽凝结与大气降水
一 水汽凝结
水汽凝结：气态水变为液态水的过程。
（1）水汽凝结物 水汽的凝结可产生于地表或地物上，也可产生于空气中。
二、空气湿度的几种表示方法
表示空气中水汽含量多少或潮湿程度的物理量称为空气 湿度。大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重 要因素。
1.绝对湿度
单位体积空气中所含水汽质量，称为绝对湿度，又称为水 汽密度，单位g/m3
2.水汽压e
大气中由水汽所产生的分压力叫水汽压，单位与气 压，空一气样实是际hp(aa，ctu水al汽)水压汽又压分ea成. 饱和(saturation)水汽压es
（1）节水灌溉：适度发展喷灌和微灌技术。
（2）根据作物水分—养分—环境—生产力的关系，在工程节水技 术的基础上，发展综合一体化农业管理节水技术。一是根据降雨 时空分布特征、地下水资源、水利工程现状，通过合理调整作物 布局和播期，增加需水与降水耦合性好的作物和耐旱、水分利用 率高的作物品种，并确保作物生育期耗水与降水相耦合，提高作 物对降水的有效利用。二是推行深耕蓄水和覆盖技术。三是增施 有机肥，探索研究水肥耦合技术。四是引进推广作物节水高产的 化学调控技术。
例1此：时观（测1员）观空气测实到际气水象汽站压百，叶（箱2中）T空a=3气0℃的,相TW对=2湿0℃度,(求3)
饱和差d=？
解：
17.269t
17.26920
esw 610.78e237.3t 610.78e 237.320 2337.3 pa
17.269t
17.26930
esa 610.78e237.3t 610.78e 237.330 4241.8 pa
第四章 水分
大气湿度 蒸发与蒸腾 水汽凝结与大气降水
§4.1 大气湿度
一、水的相变
气态------------------------------液态 气态------------------------------固态 液态------------------------------固态 1、水相变化的物理过程
由蒸发消耗的水量称为蒸发量，它以蒸发失去的水层厚度 毫米（㎜）表示。
蒸发（腾）单位： 蒸发（腾）率 E = g / m2 .S mm / m2.S(或mm/时）
问： 1 mm / m2.S = ? g / m2 .S
影响蒸发速度快慢的因素主要有以下几种：
水面蒸发：
1.水源，2.热源，3. 饱和差 ，4. 风速与湍流扩散，5.溶质浓度
当γt=1s/m 0.573×2=0.1147g/ m2.s 相当于mm/ m2.h=0.0573g×3600s/1000g=0.206mm/ m2.h
例3：某白天玉米叶片向大气输送感热H=100W/㎡，已知叶片的γH=0.5s/ ㎝ , γt=1.5s/㎝.此时测到空气干湿球温度分别为ta=20℃ ,tw=15℃,问①叶片蒸 腾率E=？②叶片所得Rn=？③如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高
C C H
Cv
tL ta rH 见书P97
分析例题v ：
m
例2：某天测到玉米叶层温度25℃,空气的干湿球温度分别为 22 ℃ 和17 ℃ γt=2s/cm.问：（1）此时叶子蒸腾率E1=？ （2） 如果阻力减少一半即γt=1s/cm ，E2=？ 解：MV =H2O=2+16=18 R=8.31J/mol.K T=22+273=295K
北半球大陆各纬度平均年10º～ 20º～ 30º～ 40º～ 60º～ 70º～ 80º～ 10º 20º 30º 40º 50º 70º 80º 90º
年降 1677 763 513 501 561 340 194
/
水量
年蒸 1110
/
370
/
371 100
/
（2）按湿绝热上升
（3）山顶饱和水汽压
（4）按干绝热下降，