3气象学与气候学_第三章大气的水分

层状云是均匀幕状的云层，常具有较大的水平范 围，其中包括卷层云、卷云、高层云及雨层云。
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毛卷云
毛卷云
密卷云 勾卷云 钩卷云
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毛卷云
具体特征：
洁白的云丝分 散 毛丝般纤维结 构非常明显； 视感飘渺
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密卷云
具体特征：
边缘毛丝纤维 状；
结构清晰可辨；
中部密厚，边 缘逐渐变薄
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勾卷云
具体特征：
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辐射雾的厚度随空气冷却程度及风力而定：
低雾，形成于温度降到露点以下，而且风力微弱时的贴地气层 内，高度在2~100m之间。有时低雾厚度不到 2m，薄薄地蒙蔽 在地面上，称为浅雾。低雾的形成常与近地层逆温层有关，其 上界常与逆温层上界一致。低辐射雾常在秋天的黄昏、夜晚或 早晨日出之前出现在低洼地区，日出前后，浓度达最大。上午 8~10时，由于逆温层被破坏，低雾即随之消失。如空气冷却作 用所及高度增大，辐射雾能伸展到几百米高，称高雾，范围很 广，能持续多日不散，仅在白天稍有减弱。
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（2）平流雾 平流雾是暖湿空气流经冷的下 垫面而逐渐冷却形成。海洋上
暖而湿的空气流到冷的大陆上
或者冷的海洋面上，都可以形 成平流雾。
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形成平流雾的有利天气条件： ①下垫面与暖湿空气的温差较大； ②暖湿空气的湿度大； ③适宜的风向（由暖向冷）和风速（2~7m/s）； ④层结较稳定。
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雾凇∨和雨凇∽
雾凇：附着在树枝及物体迎风面上的白色的疏松的凝结物。 粒状雾凇（小冰粒） 分类 晶状雾凇（小冰晶） 形成于树枝上、电线上或其它 地物迎风面上的白色疏松的微 小冰晶或冰粒，俗称树挂。根 据其形成条件和结构可分为两 类，晶状雾凇与粒状雾凇。
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晶状雾凇主要由过冷却雾滴蒸发后，再由水汽凝华而成。它 往往在有雾、微风或静稳以及温度低于-15℃时出现。由于 冰面饱和水汽压比水面小，因而过冷却雾滴就不断蒸发变为 水汽，凝华在物体表面的冰晶上，使冰晶不断增长。这种由 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 叫晶状雾凇。它的晶体与霜类似，结构松散，稍有震动就会 脱落。在严寒天气，有时在无雾情况下，过饱和水汽也可直 接在物体表面凝华成晶状雾凇，但增长较慢。
2.1 凝结条件
水汽达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在 空气中水汽的饱和或过饱和


实现方式：
增大水汽含量： e e＞E 降低温度 ： T T＜Td


大气中常见的降温过程：
①绝热冷却 ②辐射冷却 ③平流冷却 ④混合冷却
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2.1 凝结条件


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
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云（自由大气中的凝结物） 定义：水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云。
云形成的条件：
热力对流
动力抬升 大气波动 地形抬升
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云（自由大气中的凝结物）
云的分类： 微观学分类 水云、冰云、混合云 发生学分类 积状云（对流云） 成因 层状云 波状云 中国《地面气象观测规范》 云族（三族）、云属（十属）、云类（29类）
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2.2 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。 霜：贴地层空气中的水汽在地面发生 ①贴地面空气湿度要大； Td＜0℃ 凝华而形成的小冰晶。 热容量小、导热率小、粗糙的地表 ②地面或地物不利于传导热量，而易于发生凝结，如疏松的 易形成露和霜。 土壤表面、植物的叶面； ③有利于辐射冷却的天气条件，如晴朗无风或微风的夜晚。
平行排列；
左端或者右 端弯曲成钩；
右 端 勾 起
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summary

层状云： A. 大范围 B.均匀幕布
层状云
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3．波状云的形成 Undulates formation
波状云是波浪起伏的云层，包括卷积云、高积云、 层积云。云中的上升速度可达每秒几十厘米，仅次于 积状云中的上升速度。
时间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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相对湿度的日变化
•绝大多数地区：与气温的日变化反相
r 夜 昼
气温
时间
T 地面水分蒸发强度 e
T E
并且E比e快
因此 T r 同理 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
r 夜 昼
气温
时间
海陆风（水陆风） 昼： 吹海风，潮湿 夜： 吹陆风，干燥
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雾的类型
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（1）辐射雾 辐射雾是由地面辐射冷却使贴 地气层变冷而形成的。有利于 形成辐射雾的条件是： ①空气中有充足的水汽； ②天气晴朗少云； ③风力微弱（1—3m/s）； ④大气层结稳定。
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辐射雾多出现在高气压区的晴夜，其出现常表示晴天，“早 晨地罩雾，尽管晒稻谷”、“十雾九晴”说的就是辐射雾。 例如，冬半年我国大陆多为高压控制，夜又较长，特别有利 于辐射雾的形成。
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1.1 水相变化

水相变化的判据

水面上
E e E e Ee

蒸发（未饱和） 动态平衡（饱和） 凝结（过饱和）
冰面上
Es e Es e Es e
升华 动态平衡 凝华
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蒸发、凝结、饱和
• 当蒸发和凝结达到动态平衡时，空气达到饱和
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1.2 饱和水汽压
定义：饱和湿空气中水汽的分压强。 反映空气的最大水汽容纳能力 饱和水汽压取决于温度
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近地层大气中的凝结物
雾：飘浮在近地层空气中的小水滴和小冰晶。 雾 的 分 类 ：
浓度
雾≡
轻雾（霭）＝ 水雾：小水滴 冰雾：小冰晶
能见度＜1km
能见度1～10km
组成
辐射雾：辐射冷却，晴朗微风和夜间和清晨。 成因
平流雾：接触冷却，冷暖空气大规模运动时。 平流辐射雾（混合雾） 地形雾 蒸发雾
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2.2 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℃ 露的降水量很少。但对植物很有利， 尤其在干燥地区和干热天气，夜间的 露常有维持植物生命的功用。例如在 埃及和阿拉伯沙漠中，虽数月无雨， 植物还可以依赖露水生长发育。
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云的种类
云型 层状云 波状云 积状云
低（<2000m） 雨层云（Ns） 层积云（SC） 层云（St） 淡积云（Cu hum） 浓积云（Cu Cong） 积雨云(Cb)
中(2000-6000m) 高层云（As） 卷云（Ci） 高积云（Ac）
高（>6000m） 卷层云（Cs） 卷积云（Cc）
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云的种类和它的分布高度
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平流雾的范围和厚度一般比辐射雾大，日变化不明显，一 天之中任何时候都可出现，条件具备可终日不消，而且来 去突然、生成迅速。其生消主要取决于有无暖湿空气的平 流，因此只要有暖湿空气不断流来，雾可以持久不消，而 且范围很广。海雾是平流雾中很重要的一种，有时可持续 很长时间，四季皆可出现。在我国沿海，以春夏为多雾季 节，这是因为平流性质的海雾，只当夏季风盛行时才能到 达陆上。
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相对湿度的年变化
•大多数地区：与气温的年变化反相
r 夏季 冬季
时间
T 地面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快 因此 T r 同理 T r
•季风气候区：与气温的年变化同相
r 夏季 冬季
时间
夏季：夏季风，来自海洋，潮湿 冬季：冬季风，来自内陆，干燥
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2. 凝结和凝结物
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碎积云
具体特征： 边缘破碎、 不定型
面积较小
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浓积云
淡积云
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积雨云
具体特征： 云体巨大； 顶部开始往 两边平衍， 形成铁砧状
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summary

积状云： A.孤立分散 B.底部平坦 C.顶部凸起
积状云
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2．层状云的形成 Stratus formation
形成在地面或地物迎风面的透明 的或毛玻璃状的紧密冰层，主要 是过冷却雨滴降到温度低于 0℃ 的地面或地物上冻结而成。如果 非过冷却雨滴降到冷却得很厉害 的地面或地物上也可形成雨凇, 但一般很薄且存在时间不长。
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雨凇的危害：
雨凇的破坏性很大，它能压断电线、折损树木，对交通运 输、电讯、输电以及农业生产都有很大影响。在高纬度地 区，雨凇是常出现的灾害性天气现象。
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（3）平流辐射雾、蒸发雾、上坡雾和锋面雾 平流辐射雾：由平流冷却和辐射冷却共同作用而形成的雾。
锋面雾：冷暖性质不同的气团交界处形成的雾称为锋面雾。
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上坡雾：稳定的空气沿高地 或山坡上升时因绝 热冷却而形成的雾 称为上坡雾。
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蒸发雾： 冷空气流经温暖水面，如果 气温与水温相差很大，则因 水面蒸发大量水汽，在水面 附近的冷空气便发生水汽凝 结成雾。蒸发雾层上往往有 逆温层存在，否则对流会使 雾消散，所以蒸发雾范围小， 强度弱，一般发生在下半年 的水塘周围。
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粒状雾凇是在风速较大，气温在 -2～-7℃时，由过冷却的 雾滴被风吹过，碰到冷的物体表面迅速冻结而成的小冰块。 由于冻结速度很快，因雾滴仍保持原来的形状，而呈粒状。 它的结构紧密，能使电线、树枝折断，对交通运输、通讯、 输电线路等有一定影响。