第三章 大气中的水分
大气中的水分课件
集聚，使其成为水汽凝结核心。 产生凝结。
凝结核的存在是大气中水汽凝结的重要条件之一 《大气中的水分》PPT课件
实际大气中总是存在凝结核的，能否产生凝结， 关键取决于空气是否达到过饱和。
空气团气温 25 ℃ ， 实 际 水 汽 压 为 20hPa, 如 何 使该空气团水汽 饱和？
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3
水 融解线
升华线
蒸发线
水的三种相态分别存在于不同的温度和压强条 件下: (1)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。
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蒸发过程：较大动能水分子脱出液面使液面温 度降低。如果保持其温度不变，必须自外界供给热 量，这部分热量等于蒸发潜热L，L 与温度t有如下 的关系：
此外，水滴上的电荷对水滴表面上的饱和水汽 压也有一定的影响：使饱和水汽压减小
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影响因素之三：蒸发面形状
蒸发面形状不同，水分子受周围分子吸引力不同。
凸表面
平表面
凹表面
A 凸表面水分子受到引力最小，表面水汽压最大 C 凹表面水分子受到引力最小，表面水汽压最小 B 平表面水分分子的情况介于二者之间。
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30
（一）蒸 发和凝结的基本原理
大气中 （二）地表面和大气中的凝结现象 的水分
（三） 降水及人工影响天气
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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 二、近地面层空气中的凝结 三、较高大气中的凝结——云
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（一）露和霜 1、定义：
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降水的过程和类型
降水的过程和类型是理解气候变化和天气预报的关键。
降水是指从大气中降落到地面的水滴、冰晶、雪、雹等水汽凝结物的总称。根据降水的物理状态和形 成机制，可以将降水分为雨、雪、冰雹、霜、露等类型。这些不同类型的降水过程和形成机制各不相 同，对气候变化和天气预报有重要影响。
降水对气候的影响
大气中水分的未来变化
REPORTING
温室效应与水汽的关系
温室效应是指大气层能够让阳光透进来照射地面，却阻止地 面热量散发出去的自然现象。水汽是温室气体之一，能够吸 收和重新辐射热量，对地球温度起着重要的调节作用。
随着工业化进程的加速，温室气体排放量不断增加，导致大 气中水汽含量升高，加剧了温室效应，进而引起全球气候变 化。
吸收光谱
水汽的吸收光谱呈现带状 分布，主要吸收中心位于 620-780纳米和11001800纳米的红外波段。
水汽的辐射特性
辐射特性定义
辐射光谱
水汽分子能够发射特定波长的电磁辐 射，这种特性称为水汽的辐射特性。
水汽的辐射光谱呈现带状分布，主要 发射中心位于620-780纳米和11001800纳米的红外波段。
降水
水滴或冰晶等降水物从云层降 落到地面。
地表径流
地表水通过河流、湖泊等途径 流入海洋。
PART 02
水汽的吸收与辐射
REPORTING
水汽的吸收特性
吸收特性定义
水汽分子能够吸收特定波 长的电磁辐射，这种特性 称为水汽的吸收特性。
吸收机制
水汽分子通过振动和转动 跃迁吸收电磁辐射，主要 吸收红外波段和微波波段 的辐射。
汽含量的增加。
水汽变化对未来气候的影响
降水模式的改变
大气中水汽含量的变化会影响降水模式的分布和强度，可能导致某 些地区出现极端天气现象，如暴雨、干旱等。
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
第三章 大气中的水分
降水及阵性降水。
雨层云
Ns
中 云 高层云 ＜6000m 高积云
As 由水滴和冰晶组成， Ac 可降水或变
雨层云。
卷云 高云
卷层云
Ci Cs
由冰晶组成，一般 不产生降水。
云的结构
◆ 云量的观测
——天空被云遮蔽的程度叫云量，以0 ～ 10 的 成数表示。云量的多少与纬度、海陆分布、大 气环流等因素有关。 晴天：0～3； 少云：3 ～ 5；多云：6～ 8； 阴天：9 ～ 10 。
的压力，用 E 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。 不同气温下的饱和湿度
气温(℃)
水蒸气压力 (mmHg)
水蒸气量 (g/m3)
0
4.58
4.58
5
6.54
6.81
10
9.21
9.42
15
12.79
12.85
20
17.54
17.32
4、相对湿度
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 f 表示，即：
蒸发受气象因子和地理环境影响。蒸发面温度 越高，蒸发越快、蒸发量越大。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、大陆小。
蒸 发 面 的 影 响
地理纬度的影响
4、凝结及其条件
——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； ◆要有凝结核。
蒸发、融解、升华——吸收潜热； 凝结、冻结、凝华——释放潜热。
例如： 常温下，水的蒸发潜热为 L ＝ 2497 J ， 即蒸发 1 g 水需要消耗 2497 J 的热量； 与此相反， 1 g 水冻结成冰则可释放出 334.7 J 热量。
气象气候学-大气中的水分
1.什么是饱和水汽压？饱和水汽压：水汽与水或冰两相共存，其间分子交换过程达到动态平衡时的水汽压。
2.饱和水汽压主要受哪些因素影响？✓蒸发面的温度✓蒸发面的性质（水面、冰面、溶液面）✓蒸发面的形状（平面、凹面、凸面）3.饱和水汽压与温度成什么关系？饱和水汽压随温度升高而按指数规律迅速增大。
4.为什么饱和水汽压随温度升高而迅速增大？温度越高，水分子平均动能越大，单位时间脱出水面的分子越多；只有当水面上水汽密度增大到更大值时，落回水面的分子数才和脱出水面的分子数相等。
温度越高，水汽分子平均动能越大，而水汽压是水汽重量及其碰撞器壁的结果，故也随之增大。
5.饱和水汽压随温度升高而迅速增大有什么重要意义？温度升高，饱和变不饱和，蒸发重现；温度降低，不饱和变饱和，凝结出现。
饱和水汽压随温度改变的量，高温时比低温时大。
6.蒸发面性质对饱和水汽压有什么影响？冰面和过冷却水面的饱和水汽压仍随温度升高而按指数规律变化.7.蒸发面形状如何影响饱和水汽压？温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。
凸面的曲率愈大，饱和水汽压愈大；凹面的曲率愈大，饱和水汽压愈小大水滴曲率小，饱和水汽压小；小水滴曲率大，饱和水汽压大；从而出现大水滴“吞并”小水滴现象。
8.影响蒸发的因素有哪些？气象因素：热源、饱和差、风和湍流扩散、气压下垫面因素：水源、水面大小，形状及深度、水质、物理性质9.空气湿度随时间变化有何规律？10.大气中水汽凝结需要什么条件？凝结核、水汽饱和或过饱和11.不同饱和或过饱和途径对云雾的形成有何差异？水汽凝结以冷却为主。
绝热冷却对形成云最为主要；辐射冷却、平流冷却与混合冷却对形成雾最为主要。
12.什么是云？与雾有什么区别？云是悬浮在大气中的大量小水滴、冰晶微粒或两者混合物的可见聚合群体；底部不接触地面。
雾是悬浮于近地面空气中的大量小水滴或冰晶的可见聚合群体，底部接触地面。
13.云的形成需要什么条件？凝结核、充足水汽、冷却过程14.形成云的上升冷却过程有哪些类型？热力对流：多形成积状云动力抬升：锋面、气旋作用，多形成层状云大气波动：多形成波状云地形抬升：可形成积状云、层状云与波状云积状云：空气对流上升冷凝而成的具有孤立分散、云底平坦、顶部凸起形态的垂直发展云块。
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
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。
水分
5、绝对湿度 a
反映空气中水汽含量的多少 绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量。 当a取g/cm3
e取mm时
a = e
14
（一） 绝对湿度的变化
1.日变化
二
空气湿度变化
单波型（海洋型） 海洋、沿海地区、冬季大陆 14时 e 影响因子：蒸发强度
时间
日出前
双波型（大陆型） e
10时
夏季大陆
24
第三节
一状态，并有凝结核存在
1、空气达到过饱和状态（e＞E）
e 取决于空气中的水汽含量，水汽含量 ，e E 取决于温度，温度 ，E 途径一：增大水汽含量 e 冷空气 蒸发雾 水汽 e＞ E
冷
陆地 暖 水体
25
26
途径二：降低温度 T
降温冷却凝结方式： 辐 射 冷 却 有效辐射 辐射雾 霜 露
日蒸发量：一天中蒸发掉的水层的厚度。 单位：mm/日
1 g/cm2· 日＝10 mm/日 道尔顿蒸发公式 E－ e W ＝ A′-----P 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
20
影响水面蒸发速率的因子
① 温度 T E d d W W W
植物蒸腾：水分通过植物体表扩散到大气中的过程。 植物蒸腾速率可以用蒙忒斯的阻抗法计算
蒸腾系数：植物制造1克干物质时由于蒸腾所消耗的水的克数。 Ws KT＝---Yd Ws 单位面积土地上植物蒸腾作用消耗的总水量 Yd 单位面积土地上获得的干物质重量
23
四、农田蒸散
农田蒸散＝土壤蒸发＋植物蒸腾
农田蒸散量 Wt＝f1 · f2 · W0 W0 水面可能蒸发量 f1 作物系数 f1＝农田可能蒸散量／水面可能蒸发量 f2 土壤水系数 f2＝农田实际蒸散量／农田可能蒸散量
大气中的水分
半干燥 干燥
250～500 ＜250
1.50～3.49 K≥3.50
人工增雨
高 炮
火 箭
人工增雨，福州，2003
碘化银 增 雨
宁夏 20030406
防雹作业
北京，20040704
冰雹
蒸腾率E=α.Δe/γ
α为系数，且α=MV /RT 这里MV是水汽分子量，R—气 体常数8.31J/mol.K，T是空气温度（K）。
M V e M V e L ea E RT rt RT rt
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： 降低温度： e T e＞E T＜Td ③ 混合冷却 ④ 绝热冷却
大气中常见的降温过程： 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。 吸湿性凝结核 分类： 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。
组成
水雾：小水滴
冰雾：小冰晶 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。
成因
平流辐射雾（混合雾）
地形雾 蒸发雾
辐射雾（地面和山谷）
条件:晴空，静风，低温辐射冷却 常出现在秋冬
平流雾
暖湿空气移动到冷表面上，如果下垫面比空气冷，空气可冷却至 露点形成平流雾。
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。
大气中的水分
冰晶效应对降 水的形成具有
重要意义
e E(冰）＜
e e＜ E(冷水）
凝结
蒸发
大
少
一定温度下
E(冰）＜ E(冷水）
即使在同一温度下，不同蒸发面上的饱和水汽压也不同。
2、溶液面的饱和水汽压 在T一定的情况下，有E(浓）<E（纯） 当E(浓)< e <E（纯）时，
也存在着水分转移的问题，则溶液颗粒越来越大，纯水越来越小。
对在可溶性凝结核上形成云或雾的最初胚滴相当重要。 （三）饱和水汽压与蒸发面形状的关系
不同形状的蒸发面上，水分子受到周围水分子 的吸引力是不同的。
温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次 之，凹面最小。而且，凸面的曲率越大，饱和水汽 压越大；凹面的曲率越大，饱和水汽压越小。
大水滴的 曲率小
E(大） < E(小）
（3）要使凝结继续必须有其他的条件
冰晶、过冷却水共存
E冰<e<E水
冰晶效应
冷水、暖水共存
E冷<e<E暖
冷水滴凝结增长
大、小水滴共存
E大<e<E小
大水滴凝结增长
但是仅靠凝结增长的过程很难使云滴增大到雨滴的程度。
2、云滴的冲并增长（后期） 上下对流
三、各类云的降水
（一）层状云的降水：连续性的，持续时间长，强度变 化小。 （二）积状云的降水：阵性降水 （三）波状云的降水：强度小，具有间歇性。但在我国 南方，层积云可产生连续性降水，高积云有时也可降水。
现。结构紧密，能使电线、树枝折断。）
雾 凇
晶状雾凇：由物体表面冰晶吸附过冷却雾滴蒸发出来 的水汽而形成的雾凇。（往往在有雾、微风或静稳以
及温度低于-15℃时出现。结构松散，稍有震动就会
大气中的水分资料
蒸发受气象因子和地理环境影响。蒸发面温度 蒸发受气象因子和地理环境影响。 越高，蒸发越快、蒸发量越大。 越高，蒸发越快、蒸发量越大。蒸发量变化与 气温变化基本一致， 气温变化基本一致，即每天午后最大日出前最 夏季大冬季小；海洋大、大陆小。 小；夏季大冬季小；海洋大、大陆小。
蒸 发 面 的 影 响
地理纬度的影响
地球上主要水体的平均更新周期： 地球上主要水体的平均更新周期： 更新最快———— 大气水 更新最快 更新最慢———— 冰川 更新最慢
2、水相变化与潜热交换
蒸发——由水变成水汽 蒸发——由水变成水汽； 由水变成水汽； 凝结——由水汽变成水 由水汽变成水； 凝结——由水汽变成水； 冻结——由水变成冰 由水变成冰； 冻结——由水变成冰； 融解——由冰变成水 由冰变成水； 融解——由冰变成水； 凝华——由水汽直接变成冰 由水汽直接变成冰； 凝华——由水汽直接变成冰； 升华——由冰直接变成水汽 由冰直接变成水汽。 升华——由冰直接变成水汽。 ◆水的相变过程伴随着能量转化和交换，这 水的相变过程伴随着能量转化和交换， 种能量称为潜热（ 种能量称为潜热（能）。
3、蒸发及其影响因素
当 e ＜ E 时，出现蒸发； 出现蒸发； 则出现凝结。 当 e ＞ E 时，则出现凝结。 ◆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， mm 表示。蒸发 1 mm 厚的水，相当于 1 m2 表示。 厚的水， 1000g 的水量。 面积上蒸发 1000g 的水量。 ◆蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发出来 蒸发速率： 的水分质量， 的水分质量，单位为 g／cm2 · s 。 ——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。蒸发面 蒸发受气象因子和地理环境影响。 温度越高，蒸发越快、蒸发量越大。 温度越高，蒸发越快、蒸发量越大。蒸发量变 化与气温变化基本一致， 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、大陆小。 前最小；夏季大冬季小；海洋大、大陆小。
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 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。
气象第三章
第三章大气中的水分地球上的水分就是通过蒸发、凝结和降水等过程循环不已。
在自然界中，常有一种或数种处于不同物态的物质所组成的系统。
在几个或几组彼此性质不同的均匀部分所组成的系统中，每一个均匀部分叫做系统的一个相。
单位时间内跑出水面的水分子比落回水中的水汽分子多，系统中的水就有一部分变成了水汽，这就是蒸发过程。
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。
水相变化的判据：e与E的大小的比较，若水汽压大于饱和水汽压，则过饱和。
O的横坐标为0℃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，但其压强却被压制在一定范围内。
图中，OA、OB分别表示水与水汽、冰与水汽两相共存的情况。
OA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和临界压力，高于临界温度时就只有水汽存在了，因此蒸发线在K点中断。
OB为升华线，表示水汽与冰平衡时冰面上饱和水汽压和温度的关系。
OC是融解线，表示冰与水达到平衡时，压力与温度的关系。
可以看出COK区域为水。
凝结时，由于水汽分子变为液态水，分子间的位能减小，因而有热能释放出来。
这种凝结时释放出来的热量叫做凝结潜热。
它与同温下的蒸发潜热数量上相等。
蒸发潜热（L）是指在恒定温度下，使某物质由液相转变为气相所需要的热量。
L与温度之间有关系：L =（2500－2.4t）×103（J/kg）当t=0℃时，L=2.5×106 J/kg 当温度变化不大时，L变化很小，故取L=2.5×106J/kg同理，冰升华为水汽有两个过程，冰变为水，水变为水汽，故升华潜热Ls为融解潜热（3.34×105 J/kg）和蒸发潜热的和，故Ls=2.8×106 J/kg饱和水汽压与蒸发面的温度、性质（水面、冰面，溶液面）、形状（凸面、凹面、平面）之间有密切的关系。
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第三章大气中的水分
【教学目的】1、了解蒸发和凝结过程，了解地面和大气中的凝结现象2、掌握降水的形成条件、形成过程和空间分布特点。
【教学重点】影响蒸发的因素，水汽凝结的条件，地面和近地面层空气中的水汽凝结物，云滴增长的物理过程，云的形成条件和分类，人工影响云雨，降水的空间分布。
【教学难点】饱和水汽压，各种云的形成，云滴增长的物理过程，各类云的降水。
【教学方法】讲授法，讨论法
【教学时数】6课时
第一节蒸发和凝结
一、水相变化
1、水相变化的物理过程
（1）水的三种形态：——————
（2）水的临界温度：——————
（3）水的冻结温度：——————
（4）水相变化：————————
（5）单位时间内跑出水面的水分子数与温度成________（正比或反比）。
（6）水汽浓度越大，单位时间内落回水中的水汽分子就越____(多或少）。
（5）单位时间内跑出水面的水分子数与温度成________（正比或反比）。
（6）水汽浓度越大，单位时间内落回水中的水汽分子就越____(多或少）。
（7）蒸发过程：
单位时间内跑出水面的水分子比落回水中的水汽分子多，系统中的水有一部分变成了水汽。
（8）动态平衡：
在同一时间内，跑出水面的水分子与落回水中的水汽分子相等，即水和水汽之间达到了两相平衡。
2、水相变化的判据
e﹤E：蒸发（未饱和）
e=E：动态平衡（饱和）
e﹥E：凝结（过饱和）
3、水相变化中的潜热
L为蒸发潜热。
在同温度下，凝结潜热与蒸发潜热相等。
融解潜热：
升华潜热：Ls
二、饱和水汽压
（一）饱和水汽压与温度的关系
饱和水汽压与温度的关系可以用克拉柏龙-克劳修司方程描述
（3-3）
变形后，得到：
（3-4）
式中，E为饱和水汽压，T为绝对温度，L为凝结潜热，Rw为水汽的比气体常数。
积分(3-4)式，并将
E0=6.11hPa(为t=0℃时，纯水平面上的饱和水汽压）代入，得到：
（3-5）
或者
（3-6）
结论：
1、饱和水汽压随温度的升高而按指数规律迅速增大。
2、饱和水汽压随温度改变的量，在高温时比低温时大。
思考：
为什么暴雨总是发生在暖季？
（二）饱和水汽压与蒸发面性质的关系
1、冰面和过冷却水面的饱和水汽压
冰面上的饱和水汽压Ei
（3-7）
在实际应用中，常用马格努斯经验公式来确定饱和水汽压和温度的关系：
（3-8）
规律：
1、对于冰面和过冷却水面，饱和水汽压仍然是按指数规律变化。
2、在温度相同的条件下，冰面的饱和水汽压要小于过冷却水面的饱和水汽压。
冰晶效应：
当实际水汽压大于冰晶的饱和水汽压而小于过冷却水的饱和水汽压时，就会产生冰水之间的水汽转移现象。
水滴不断蒸发而缩小，冰晶不断凝华而增大，这就是“冰晶效应”。
2、溶液面的饱和水汽压
同一温度下，溶液面的饱和水汽压要小于纯水面的饱和水汽压，溶液浓度越高，溶液的饱和水汽压就越小。
（三）饱和水汽压与蒸发面的关系
1、温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。
2、凸面的曲率越大，其饱和水汽压越大；凹面的曲率越大，其饱和水汽压越小。
凝结增长：
由于大水滴的曲率小于小水滴，大水滴的饱和水汽压小于小水滴。
当实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间时，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，这就叫凝结增长。
三、影响蒸发的因素
1、道尔顿定律：（若大气静止）
（3-9）
W为水分蒸发速度，A为分子扩散系数，(E-e)为饱和差，P为气压。
大气静止时，蒸发速度仅依赖于分子扩散。
2、在实际大气中，影响蒸发速度的因子主要有四个：
（1）水源
（2）热源：蒸发速度与蒸发面的温度成正比。
（3）饱和差：蒸发速度与饱和差成正比。
（4）风速与湍流扩散
大气中的水汽垂直输送和水平扩散能加快蒸发速度。
风速大，湍流强，蒸发加快。
四、湿度随时间的变化
1、水汽压的日变化
（1）双峰型
①主要在大陆上湍流混合较强的夏季。
②最低值：出现于清晨温度最低时和午后湍流最强时。
③最高值：在9～10时和21～22时。
（2）单峰型
①多出现于海洋上、沿海地区和陆地上湍流不强的秋冬季节
②最高值：出现在午后温度最高、蒸发最强时。
③最低值：出现于温度最低、蒸发最弱的清晨。
2、水汽压的年变化：
（1）与温度的年变化相似。
有一个最高值和一个最低值。
（2）最高值：在7～8月
最低值：在1～2月
3、相对湿度的日变化：
（1）主要决定于气温。
（2）与温度的日变化相反，最高值在清晨，最高值在午后。
4、相对湿度的年变化：
（1）较干旱区、冬雨区：冬季最大，夏季最小。
（2）季风区：夏季大，冬季小。
五、大气中水汽凝结的条件
（一）凝结核
1、大气中能促使水汽凝结的微粒，叫凝结核。
2、半径：
3、半径越大，吸湿性越好的核周围越易产生凝结。
（二）空气中水汽的饱和或过饱和
1、空气达到过饱和的途径：
（1）通过蒸发，增加空气中的水汽，使水汽压大于饱和水汽压。
（2）通过冷却作用，减少饱和水汽压，使其小于当时的实际水汽压。
2、促使水汽达到过饱和状态的过程：
（1）暖水面蒸发
当冷空气流经暖水面时，暖水面上的饱和水汽压比空气的饱和水汽压大得多，通过蒸发可使空气达到过饱和，并产生凝结。
（2）空气的冷却
①绝热冷却：
②辐射冷却：
③平流冷却：
④混合冷却：
3、对于雾的形成，辐射冷却和平流冷却是主要的，对于云的形成，绝热冷却是主要的。