气象学与气候学 (2)PPT课件
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气象学与气候学课件
气候敏感性
地球系统对温室气体增加 的响应是复杂的，不同气 候系统对气候变化的敏感 性不同。
极端气候事件
极端天气
生态影响
极端天气事件如暴雨、洪涝、干旱、 台风、暴风雪等频发。
极端气候事件对生态系统产生影响， 导致物种灭绝、生物多样性减少等。
极端气候灾害
极端气候事件可能导致自然灾害如地 震、火山喷发、海啸等。
雷暴与龙卷风
总结词
雷暴和龙卷风是两种极端天气现象，它们的形成和发展 机制以及所造成的危害各不相同。
详细描述
雷暴和龙卷风是两种极端天气现象，它们的形成和发展 机制以及所造成的危害各不相同。
05
大气化学与污染
大气化学成分
主要成分
大气主要由氮气（约78%）和氧气（ 约21%）组成，还有少量氩气、二氧 化碳、水蒸气和微量其他气体。
臭氧层
平流层中的臭氧层能够吸收对生物有 害的紫外线，保护地球上的生命。
大气污染及其来源
人为污染源
工业排放、交通尾气、农业活动（如 化肥和农药使用）、生活排放（如燃 烧化石燃料）等。
自然污染源
火山喷发、森林火灾、风力扬尘等。
大气污染对气候的影响
01
02
03
温室效应
大气中温室气体的增加导 致地球表面温度升高，引 发全球变暖。
加强气候变化教育，提高公众 对气候变化的认识和应对能力 。
07
气象学与气候学应用
气象灾害预警与防御
灾害恢复重建
气象灾害预警
通过气象观测和预测技术，及 时发布气象灾害预警信息，提 醒公众采取相应的防御措施。
灾害应急管理
建立气象灾害应急管理体系， 制定应急预案，组织应急救援 ，减轻灾害损失。
气象学与气候学实验课件02空气温度、湿度观测
2. 最高温度表
最高温度表也是一种水银温度表。用以测定一定时间内 的最高温度。它与普通温度不同的地方在于球部。最高 温度表的球部有一玻璃针，伸入毛细管，使球部与毛细 管之间形成一窄道。温度升高时，球部水银体积膨胀， 压力增大，迫使水银挤过狭管，因而水银柱就在狭管处 断裂，于是狭管以上这段水银柱的顶端，就保持在过去 一段时间内温度表所感受到的最高温度示度上。最高温 度表为了防止重力作用，应水平安放，为了防止水银柱 滑向头部，也可将头部稍放高一点。
测温原理
水银和酒精都具有比较明显的热胀冷缩的特性。水 银和酒精相比较，具有导热快，比热小，易提纯，沸点 高（356.9℃）蒸汽压小，不与玻璃发生浸润作用等优 点，所以用水银用感应液的温度表灵敏度和精确度都较 高。但是由于水银冰点比酒精高（－38.9℃），测定低 温不适宜，而酒精冰点低（－117.3℃），用来测定低 温比较好。但酒精本身具有膨胀系数不够稳定，纯度较 差，容易蒸发，以及与玻璃起浸润作用等缺点，所以一 般情况下，不使用酒精温度表，只有在气温低于－36℃ 时，才按照《地面气象观测规范》规定使用酒精温度表。 因此，除了最低温度表用酒精作为感应液外，一般温度 表多用水银。
百叶箱分大小两种，大百叶箱是安装温度、湿度自 记仪器的，小百叶箱是安装干湿球和最高、最低温 度表的。
箱内仪器的安装 小百叶箱内的各种温度表都安 置在箱内特制的铁架上，干湿球温度应垂直固定在铁 架两侧，干球在东，湿球在西，球部离地面1.5米，湿 球的下方是一个带盖的水盂，水盂口离湿球约3厘米， 湿球温度表球部包扎一条纱布，纱布通过杯盖上的狭 缝引入水盂内。
3. 最低温度表
测定一定时间间隔内的最低温度，用最低温度表。 它的构造特点是：毛细管较粗，内贮透明的酒精，在 毛细管内酒精中有一个哑铃形的玻璃游标。当温度下 降时，酒精柱收缩，由于酒精柱顶端与游标接触时， 其表面张力作用，带动游标下降；当温度上升时，酒 精膨胀，酒精柱可以经过游标周围慢慢向前流动，而 游标因顶端对管壁的摩擦力及本身的重力作用，仍停 留在原位不动，因此它可以指示出一定时间间隔内曾 经出现过的最低温度。
气象学与气候学课件
气象学与气候学廉丽姝曲阜师范大学地理与旅游学院绪论* 气象学与气候学研究的对象与内容* 气象学与气候学和地理学的关系* 气象学与气候学的发展简史一、气象学与气候学研究的对象和内容1、气象学研究的对象和内容大气圈（厚、严密）1）气象学及其研究对象“气”——大气“象”——现象、过程气象学：研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之指导生产实践为人类服务的科学2）气象学研究的内容（1）分支（2）基本内容* 把大气当作研究的物质客体来探讨其一般特性，如大气的组成、范围等。
* 研究导致大气现象发生发展的能量来源、性质及其转换* 研究大气现象的本质，从而能够解释大气现象，寻求控制其发生发展的规律* 探讨如何应用这些规律来改造自然、利用自然、使之更适合于人类生活和生产的需要2、气候学及其研究内容1）研究对象——气候、气候系统天气与气候* 定义天气是指某一地区，在某一瞬时或某一短时间内，大气状态和大气现象的综合。
气候是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性状及人类活动，长时期相互作用下，大量天气过程的综合。
既包括该地多年来的平均状况，也包括个别年份出现的极端异常情况。
* 区别时间尺度不同；特征不同；内容不同。
2）气候学气候学是研究气候形成、分布与变化的科学一、气象学与气候学研究的对象和任务3 、本课程的基本任务和要求* 掌握气象学与气候学的基本知识和基本原理。
认识大气圈组成和基本物理特性（温、压、湿、风），能正确地解释天气现象和过程，掌握气候形成的机理、气候分类的方法及气候分布的规律。
解释不同地区的气候特征，研究气候变化的原因及其规律。
* 通过实践，掌握气象观测、气候统计分析和气候调查等的基本技能。
* 为后继课程的学习和中学地理教学奠定基础。
二、气象学与气候学和地理学的关系1、地理学研究的对象和内容——地理环境自然地理环境经济地理环境社会文化地理环境（人文地理环境）2、自然地理学研究的对象和内容部门自然地理综合自然地理区域自然地理3、气候学和地理学的关系三、气象学与气候学的发展简史1、萌芽时期* 时间16世纪中叶以前* 特点零碎的定性观察和描述，积累了一些感性认识和经验；对某些天气现象做出了一定的解释.具有天象学的性质。
气象学与气候学 第三章2 ppt课件
26
我国降水的地理分布
1、从东南向西北减少。 （夏季风向：东南——西北）
2、迎风坡多，被风坡少。
27
人工影响降水
（一）人工影响冷云降水：散布干冰、碘化银，形 成冰晶； （二）人工影响暖云降水：散布盐粒，形成大水滴。
28
波状云的厚度不大，一般为几十米到几百米，有时可达1000— 2000m。在它出现时，常表明气层比较稳定，天气少变化。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，天气晴好而少变。但是系统 性波状云，像卷积云是在卷云或卷层云上产生波动后演变成的， 所以它和大片层状云连在一起，表示将有风雨来临。“鱼鳞天， 不雨也风颠”就是指此种预兆。
1
三、云
定义：飘浮在空中的，由水滴、冰晶或过冷却水滴组成的大气中的水汽凝 结物。 条件：充足的水汽e >E；充足的凝结核 分类：
按温度分：冷云（T<0℃）、暖云(T>0℃） 按成分分：冰成云(由冰晶组成)、水成云（由水滴或过冷却水滴组成）、 混合云（由冰晶和过冷却水滴组成） 按上升气流分：积状云、波状云、层状云 按高度和形态分：十种
点 范围小，常伴有 多，背风坡降水稀 范围广，强度 多为暴雨，且伴
暴风、雷电
少
小
有狂风、雷电
分 赤道地区常年发 山地迎风坡 布 生，中低纬地区
夏季午后
多分布于中纬 热带洋面上 地带
24
降水的时间变化
日变化：1、大陆型 2、海洋型
25
降水的地理分布
1、赤道多雨带：——全球最多雨地带； 2、南北纬15-30°少雨带——副高控制 3、中纬多雨带:——气旋、锋面活跃 4、高纬少雨带：——温度低，蒸发弱
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我国降水的地理分布
1、从东南向西北减少。 （夏季风向：东南——西北）
2、迎风坡多，被风坡少。
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人工影响降水
（一）人工影响冷云降水：散布干冰、碘化银，形 成冰晶； （二）人工影响暖云降水：散布盐粒，形成大水滴。
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波状云的厚度不大，一般为几十米到几百米，有时可达1000— 2000m。在它出现时，常表明气层比较稳定，天气少变化。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，天气晴好而少变。但是系统 性波状云，像卷积云是在卷云或卷层云上产生波动后演变成的， 所以它和大片层状云连在一起，表示将有风雨来临。“鱼鳞天， 不雨也风颠”就是指此种预兆。
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三、云
定义：飘浮在空中的，由水滴、冰晶或过冷却水滴组成的大气中的水汽凝 结物。 条件：充足的水汽e >E；充足的凝结核 分类：
按温度分：冷云（T<0℃）、暖云(T>0℃） 按成分分：冰成云(由冰晶组成)、水成云（由水滴或过冷却水滴组成）、 混合云（由冰晶和过冷却水滴组成） 按上升气流分：积状云、波状云、层状云 按高度和形态分：十种
点 范围小，常伴有 多，背风坡降水稀 范围广，强度 多为暴雨，且伴
暴风、雷电
少
小
有狂风、雷电
分 赤道地区常年发 山地迎风坡 布 生，中低纬地区
夏季午后
多分布于中纬 热带洋面上 地带
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降水的时间变化
日变化：1、大陆型 2、海洋型
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降水的地理分布
1、赤道多雨带：——全球最多雨地带； 2、南北纬15-30°少雨带——副高控制 3、中纬多雨带:——气旋、锋面活跃 4、高纬少雨带：——温度低，蒸发弱
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绪论气象与气候学教学课件
第一节气象学简介1.气象学的定义和研究内容①定义：研究发生于大气中的的一切物理现象和物理过程，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。
主要研究内容：a.大气的一般特性。
b.大气现象的发生、发展、及能量的来源。
c.探求大气现象的本质、寻求变化规律。
d.将大气现象中的规律应用于实践。
物理现象：大气中的风、云、雨、雪、雹、冷暖、干湿、光、电、声等现象。
物理过程：大气中的增温、冷却、蒸发、凝结等过程。
2.气象学的发展分支①大气物理学、动力气象学、应用气象学、大气探测学、人工影响天气学等。
②天气学③气候学a天气学定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气系统、天气过程的成因、演变规律，并在天气预报上应用的科学。
研究对象：地球上的大气天气系统：引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊、低压槽等。
天气过程：天气系统的发生、发展、消失、演变的全过程。
天气预报：人们根据天气演变规律的认识，对未来一定时期内天气变化做出主、客观判断。
b气候学定义：研究地球上气候的形成原因、分布类型、变化规律的科学。
研究对象：地球上的气候。
c天气与气候的区别①概念不同：天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（温度、相对湿度气压等）和大气现象（风、云、雨、雪、降水等）的综合。
属于短时间内的微观现象。
气候：是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。
不仅包括该地多年平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
属于长时间宏观现象。
②变化周期不同：天气：变化快，周期短。
气候：变化慢，时间长。
③各自研究的系统不同：天气：是个单纯的系统。
气候：包括大气、水、冰雪、陆地、生物（动物、植物、人）五个子系统。
具有地方性的特点。
3.本学科在生产中的应用:主要表现在三个方面:①提供气象观测资料，并加以整理分析，找出其规律性与特性，供生产建设部门应用。
②提供未来天气预报和气候变化趋势预报，做生产建设部门的参谋。
【2021】气象学原理与气候学第二章.完整资料PPT
高
B
A
C
（3）气象要素（指温度、气压、湿度、风向、风速、
辐射等）的水平分布不均匀
2、平流层（stratosphere）
平流层的主要特征： （1）气温随高度的上升而 升高 （2）空气以水平运动为主 （3）水汽含量极少，大多 数时间天气晴好
3、中间层(meosophere)
特征：气温对高度的增加迅 速降低，气流有强烈的垂直 运动，故又称为高空对流层。 其顶部的气温可降至－ 113℃～－83℃。
为正值，通常以 表示， 即
。 T
Z
0 表示气温随高度的升高而降低；
0 表示气温随温度的升高而升高，这种气层称
为逆温层；
0 表示气温随高度不产生变化，这种气层称为等
温层。
根据温度、成分、电荷等物理性质，同时考虑 大气的垂直运动状况，将大气分为对流层、平 流层、中间层、热层和散逸层五层。
分布： 10～50㎞高度的平流层大气中，极大值在20～30 ㎞ 高度之间。
平流层臭氧的作用： （1）阻挡强紫外辐射到达地面，保护了地球上的生 命。 （2）臭氧层吸收的太阳紫外辐射能量使平流层大气 增温，对平流层的温度场和大气环流起着决定性作用。
对流层内的臭氧是一种大气污染物
（1）是一种强氧化剂，能促进二氧化硫的氧化及氮 氧化物的转化，这些过程是酸雨和光化学烟雾的主要 成因之一；
4、热层（thermosphere）
特征： （1）气温随高度的增加迅 速升高。 （2）空气处于高度电离状 态。
五颜六色的极光
5）散逸层（exosphere ）
大气的最高层，温度 随高度很少变化；大 气粒子经常散逸到宇 宙空间，是大气圈与 星际空间的过渡地带。
第二节 主要的气象要素
绪论 气象与气候学 教学课件
b绝对温标(T)：
规定：冰点为273°K 沸点为373°K
与摄氏度的换算方法是：°K=℃+273
c华氏温标(F)
规定：冰点为32°F 沸点为212°F
与摄氏温标的换算方法是：℃ =5/9(°F-32)
主要的气温仪器：
Meteorology
③湿度
Meteorology
定义：表示大气潮湿程度的物理量。
②平流层： 对流层顶-55km
特点： a 气温随高度不变-微升
-升高 b 没有强烈的对流运动 c 水汽、尘埃含量少
Meteorology
Meteorology
③中间层：平流层顶- 85km，特点： a 温度随着高度而迅速下降 b 空气有相当强烈的运动-高空对流层 c 60-90km有电离层(D)存在（只有白天才 出现）
Meteorology
根据大气中的温度、水汽、成分、垂直运动分为五层。 ①对流层：是大气的最低层，
集中¾的大气质量和 90%的 水汽，日常所见的大气现象 均发生于此层，也是对人类 生活、生产最有影响的层次。
特点：
a 气温随着高度的升高而降低
b 空气具有强烈的对流、乱流 运动
c 气象要素水平分布不均
Meteorology
①气压
定义：单位面积上所受到的整个空气柱的质 量，为大气压力。
实质：气压大小决定整个空气柱的质量。 单位：mmHg、pa、mb
1hpa = ¾ mmHg＝1mb 标准大气压：
在纬度为45°的海平面上，温度为0 ℃时， 所测得的水银柱高为760 mmHg的大气压强， 为一个标准大气压(1013.25mb)。
绪论
Meteorology
第一节 气象学简介 第二节 大气的组成及垂直结构 第三节 大气的基本物理特性
《气象学与气候学》PPT课件
T' T0 dT'
T T0 dT
将 d
dT' dZ
与
dT dZ
代入上式有：
T' T0 d dZ ，T T0 dZ （对于未饱和空气干空气按 γd 变化）
∴T T' ( d )dZ ………………………………………③
将③代入②式，得
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F1
G
d
T
dZm' g 精选ppt
3) 地形(geographical relief)：凸地变幅小，凹地 变幅大，因为凹地白天散热慢，夜间有效辐射强
4) 下垫面性质(features of underlying surface)： 水面上日较差小，陆地上大
5) 天气(weather)：晴天日较差大于阴天
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精选ppt
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• (2)气温的年变化(annual variation)
特点：
回归线以外的地区为单波型：最高为7月, 最低为1月,海上落后一个月；
回归线之间赤道附近地区为双波型：最高 为4、10月，最低为7，1月。
原因：太阳直射点的季节变化，在赤道附 近地区，一年有两次太阳直射。
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精选ppt
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精选ppt
9
稳定度的综合判定方法:
综合干空气和未饱和湿空气的判定方法，可归纳如下：
<m 绝对稳定 m < <d 对干空气稳定，湿空气不稳定，此为条件性
不稳定；
>d 绝对不稳定。
以上判定方法可用如下的数轴表示：
m 条件性不稳定 d
绝对稳定 干稳湿中性
干中性 绝对不稳定 湿不稳
《气象学与气候学教学课件》0-绪论
02
气象学与气候学概述
气象学定义
气象学是一门研究地球大气圈中发生的各种气象现象、大气 过程的学科。它涉及到大气圈中的风、云、雨、雪、雷电、 雾、霾等天气现象的形成、演变和预测，以及大气圈与其他 圈层相互作用对地球气候的影响。
气象学的研究方法包括观测、实验、数值模拟和理论研究等 ，它为天气预报、气候预测和环境监测等领域提供了重要的 科学依据。
掌握气象学与气候学的基本概念、原理和方法。
了解地球气候系统的组成、结构和功能，理解气 候变化的原因、机制和影响。
掌握气象观测和数据分析的基本技能，培养解决 实际问题的能力。
本课程的学习方法
注重理论与实践相结合
在学习基本理论的同时，关注实际应用和案 例分析，通过实践加深对理论的理解。
跨学科学习
结合地理学、环境科学、物理学等相关学科的知识 ，全面理解地球气候系统的复杂性和相互关联性。
气候变化研究
总结词
气候变化研究是气象学与气候学的核心任务之一，通过对历史气候数据的分析以及对未来气候变化的 预测，为全球环境保护和可持续发展提供科学依据。
详细描述
气候变化研究是当前全球面临的重要问题之一。通过对长时间尺度的气候数据进行分析，气象学家和 气候学家能够了解地球气候系统的演变规律，探究气候变化的成因和机制。同时，预测未来气候变化 对于制定应对策略、减少温室气体排放、保护生态环境等方面具有重要意义。
02
通过实验设计和操作，探究气象 学与气候学的原理和规律，培养 科学探究的能力和精神。
培养分析和解决问题的能力
分析和解决问题的能力是气象学与气 候学学习中必不可少的能力，学生应 在学习过程中注重培养。
通过案例分析和实际问题解决，提高 分析问题的能力和解决实际问题的能 力，为未来的学习和工作打下坚实的 基础。
气象学与气候学第二章 第一节 太阳辐射ppt
斯蒂芬 — 玻耳兹曼定律和维恩位移定律是测量高温、遥感 和红外追踪等的物理基础。
• 黑体的总放射能力与它本身的绝对温度 的四次方成正比：
• ET=σT4 ， σ为斯—玻常数。
• 可计算出黑体在T时的辐射强度，也可 由黑体的辐射强度求得其表面温度。
维恩 (Wilhelm Wien 德国人 1864-1928) 热辐射定律的发现
等各种颜色组成的光带，其中红光波长最长，紫光波长最短。其他各色 光的波长则依次介于其间。波长长于红色光波的，有红外线和无线电波； 波长短于紫色光波的，有紫外线，X射线、丫射线等，这些射线虽然不 能为肉眼看见，但是用仪器可以测量出来(图2-1)。
v气象上着重研究的是太阳短波辐射（0.15－4 µm） 和地气长波辐射（3－120 µm）。
4
一、辐射的基本知识
3. 波长：电磁波长范围有很大的差异，如宇宙射线的波 长为10-10 微米，而无线电波长可达几公里根据波长可将 电磁波分为γ射线、χ射线、紫外线、可见光、红外线、 无线电波。
气象学研究的是太阳、地球、大气的热辐射，他们的 波长范围大约在0.15~120微米。
可见光经三棱镜分光后，成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
等。各种波长的太阳辐射都要被散射。 如：当空中存在较多的尘埃、或雾等粗 粒时，太阳辐射的长短波都被同等的散 射，使天空呈现灰白色，也叫漫射。
云层、尘埃具有强烈的反射作用对各种波段的光都反射，因
而呈白色。随着云层增厚反射能力也增强。平均为50%——
55%：高云25％；中云50％；低云65％；薄云10－20％；厚云 90％。
纬度越低总辐射越大。反之，越小。
一般情况下，一年中总辐射量最大的时候往往不会 出现在雨季云量最大的时间。在我国北方出现在雨季到 来之前的5、6月份。
• 黑体的总放射能力与它本身的绝对温度 的四次方成正比：
• ET=σT4 ， σ为斯—玻常数。
• 可计算出黑体在T时的辐射强度，也可 由黑体的辐射强度求得其表面温度。
维恩 (Wilhelm Wien 德国人 1864-1928) 热辐射定律的发现
等各种颜色组成的光带，其中红光波长最长，紫光波长最短。其他各色 光的波长则依次介于其间。波长长于红色光波的，有红外线和无线电波； 波长短于紫色光波的，有紫外线，X射线、丫射线等，这些射线虽然不 能为肉眼看见，但是用仪器可以测量出来(图2-1)。
v气象上着重研究的是太阳短波辐射（0.15－4 µm） 和地气长波辐射（3－120 µm）。
4
一、辐射的基本知识
3. 波长：电磁波长范围有很大的差异，如宇宙射线的波 长为10-10 微米，而无线电波长可达几公里根据波长可将 电磁波分为γ射线、χ射线、紫外线、可见光、红外线、 无线电波。
气象学研究的是太阳、地球、大气的热辐射，他们的 波长范围大约在0.15~120微米。
可见光经三棱镜分光后，成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
等。各种波长的太阳辐射都要被散射。 如：当空中存在较多的尘埃、或雾等粗 粒时，太阳辐射的长短波都被同等的散 射，使天空呈现灰白色，也叫漫射。
云层、尘埃具有强烈的反射作用对各种波段的光都反射，因
而呈白色。随着云层增厚反射能力也增强。平均为50%——
55%：高云25％；中云50％；低云65％；薄云10－20％；厚云 90％。
纬度越低总辐射越大。反之，越小。
一般情况下，一年中总辐射量最大的时候往往不会 出现在雨季云量最大的时间。在我国北方出现在雨季到 来之前的5、6月份。
气象学与气候学—2 辐射与热量平衡
3. 辐射的基本定律
（1）普朗克定律
绝对黑体：能够全部吸收投射到物体上的各种波长的电磁 波的物体。 绝对黑体对单色波的辐射强度与波长、温度的关系：
I
*
2hc 2 5 hc / kT (e 1)
式中，Iλ*单位为 W/（ m2· μm · sr ）；T为物体的绝 对温度，单位为T；λ为波长，单位为μm ；h=6.626×1034J· s，称为普朗克常数；k=1.38×10-23J/K，称为玻尔兹
2.5 地面热量平衡及地气系统的热量收支 2.6 地面温度和气温的（周期性或日、年）变 化
1. 辐射与辐射能（radiation and radiant energy）
手机辐射
贴膜能屏蔽96%手机辐射
手机发射信号的位置是在它的顶端和背面
有效防辐射：用耳机接电话
辐射：物体以电磁波的方式向四周放射能量，这种能量传
在晚间，由于没有太阳照射，而地面又不断散发热能，因 此地面温度下降。这种夜间降温现象称为「辐射冷却」 。 晚间气温下降的幅度多寡跟云量、风力及湿度有关。在晴
天、微风及干燥的情况下，温度下降是最大的。
云层可以减低热能向外散发，因此在多云时的降温比晴天 时小。
1. 太阳辐射光谱和太阳常数
太阳辐射能量随波长的分布
设太阳的半径为7×108m，那么太阳的辐射通量密度计算
如下：
3.90 10 7 2 Fs 6 . 34 10 W / m 4 (7 108 ) 2
26
辐射强度（I）：单位时间内，通过垂直于选定方向上的 单位面积的辐射能，单位：W/（ m2· sr ），或4.1868J/ （cm2· min· sr）（sr为球面度）
相对湿度和饱和差则表示空气距离饱和的程度。
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10
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
T 地面水分蒸发强度 e
昼
T E 并且E比e快
气温 因此 T r
时间 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
海陆风（水陆风）
昼
昼： 吹海风，潮湿
气温时间 夜： 吹陆风，干燥
11
相对湿度的年变化
18
雾形成的条件
l 地面空气中水汽充足 l 有充足的凝结核 l 有使水汽凝结的冷却过程（辐射、平流、绝热）
l 风力微弱、层结稳定（ < m< d）
19
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
20
降水绝对变率（降水距平）＝ Ri－R0 降水平均绝对变率（降水平均距平）＝
—— ∑|— Ri－—R—0|—
降水相对变率 ＝ —R—i－R—0R—0 ×100﹪
n
降水平均相对变率 ＝ ——∑—|R—i－—R—0|／—n—×100﹪
R0
24
3.2 降水的种类
雨 阵雨 毛毛雨 雪, 阵雪 雨夹雪
阵性雨夹雪 霰 米雪 冰粒 冰雹
l 实现方式：
l 增大水汽含量： e e＞E l 降低温度 ： T T＜Td
l 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
13
2.1 凝结条件
l 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
14
2.2 凝结物
随温度指数规律增大
影响因子：
•温度
T E
• 蒸发面性质 E过冷却水＞E冰 • 蒸发面形状 E凸面＞E平面＞E凹面 • 液体含盐度 含盐度 E
7
1.3 影响蒸发的因素
✓ 水源 ✓ 热源 ✓ 饱和差 ✓ 风速与湍流扩散
• 温度：T E W • 湿度：e W • 气压：P W • 风速：风速 W • 蒸发面性质：W过冷却水＞W冰 • 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面 • 含盐度：含盐度 W
气象学与气候学
第三章 大气的水分
第三章 大气的水分
l 第一节 蒸发和空气湿度 l 第二节 凝结和凝结物 l 第三节 降水
2
地球上的水、水循环
3
1. 蒸发和空气湿度
1.1 水相变化
(334 J)
(2500 J)
(2834 J)
➢蒸发吸收热量 ➢凝结释放潜热
➢蒸发潜热 L = (2500 – 2.4t) × 103 (J/kg) ➢升华潜热 L = 2.8 × 103 (J/kg)
云属
简写 Cu Cb Sc St Ns As Ac Ci Cs Cc
22
云的种类和它的分布高度
23
3. 降水
3.1 降水的特征量
降水：从天空降落到地面的固态或液态的水汽凝结物。
l 降水变率
用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。
Ri 某地某年某时期的实际降水量 R0 该地同期的多年平均降水量
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）
21
云的种类
云族
低云
100M<H<2000M
中云
2000M<H<6000M
高云
H>6000M
学名 积云 积雨云 层积云 层云 雨层云 高层云 高积云 卷云 卷层云 卷积云
降水分类： 连续性降水 主要降自雨层云
降水性质
间歇性降水 主要降自层积云和高层云
阵性降水 主要降自积雨云
毛毛状降水（毛毛雨） 主要降自层云 对流雨
降水成因
地形雨 锋面雨 台风雨
25
降水形态 降水体
雨和毛毛雨 雪和冰针 霰和米雪 雨夹雪 冰粒（冻雨） 冰雹 雨
雪霰 霰 米雪 雹 冰粒
26
降水强度（mm／24h）
•大多数地区：与气温的年变化反相
r 夏季
冬季
T 面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快 因此 T r
时间
同理 T r
•季风气候区：与气温的年变化同相
r
夏季 冬季
夏季：夏季风，来自海洋，潮湿
时间 冬季：冬季风，来自内陆，干燥
12
2. 凝结和凝结物
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 l 空气中水汽的饱和或过饱和
小雪 ＜2.5 雪 中雪 2.5～5.0
大雪 ＞5.0
小雨 0.1～10.0 中雨 10.1～25.0 雨 大雨 25.1～50.0 暴雨 50.1～100.0 大暴雨 100.1～200.0 特大暴雨 ＞200.0
27
3.3 降水的形成
充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。
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。
15
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） 雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。
4
1.1 水相变化
l 水相变化的判据
l 水面上
Ee Ee Ee
蒸发（未饱和） 动态平衡（饱和） 凝结（过饱和）
l 冰面上
Es e Es e Es e
升华 动态平衡 凝华
5
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
6
1.2 饱和水汽压
l 定义：饱和湿空气中水汽的分压强。 l 反映空气的最大水汽容纳能力 l 饱和水汽压取决于温度
16
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 浓度 雾≡
能见度＜1km
的
轻雾（霭）＝ 能见度1～10km
分 类 ：
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
17
雾的类型
W AEe P
W A W Ee W1
P
8
1.4 湿度随时间的变化
➢ 水汽压的日变化
单波型（海洋型） 海洋、沿海地区、冬季大陆
e
14时
影响因子：蒸发强度
日出前
时间
双波型（大陆型） 夏季内陆
e
10时 22时
日出前
14时
时间
影响因子：蒸发强度 乱流强度
9
水汽压的年变化
e
夏季
冬季
影响因子：蒸发强度
时间
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
T 地面水分蒸发强度 e
昼
T E 并且E比e快
气温 因此 T r
时间 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
海陆风（水陆风）
昼
昼： 吹海风，潮湿
气温时间 夜： 吹陆风，干燥
11
相对湿度的年变化
18
雾形成的条件
l 地面空气中水汽充足 l 有充足的凝结核 l 有使水汽凝结的冷却过程（辐射、平流、绝热）
l 风力微弱、层结稳定（ < m< d）
19
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
20
降水绝对变率（降水距平）＝ Ri－R0 降水平均绝对变率（降水平均距平）＝
—— ∑|— Ri－—R—0|—
降水相对变率 ＝ —R—i－R—0R—0 ×100﹪
n
降水平均相对变率 ＝ ——∑—|R—i－—R—0|／—n—×100﹪
R0
24
3.2 降水的种类
雨 阵雨 毛毛雨 雪, 阵雪 雨夹雪
阵性雨夹雪 霰 米雪 冰粒 冰雹
l 实现方式：
l 增大水汽含量： e e＞E l 降低温度 ： T T＜Td
l 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
13
2.1 凝结条件
l 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
14
2.2 凝结物
随温度指数规律增大
影响因子：
•温度
T E
• 蒸发面性质 E过冷却水＞E冰 • 蒸发面形状 E凸面＞E平面＞E凹面 • 液体含盐度 含盐度 E
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1.3 影响蒸发的因素
✓ 水源 ✓ 热源 ✓ 饱和差 ✓ 风速与湍流扩散
• 温度：T E W • 湿度：e W • 气压：P W • 风速：风速 W • 蒸发面性质：W过冷却水＞W冰 • 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面 • 含盐度：含盐度 W
气象学与气候学
第三章 大气的水分
第三章 大气的水分
l 第一节 蒸发和空气湿度 l 第二节 凝结和凝结物 l 第三节 降水
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地球上的水、水循环
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1. 蒸发和空气湿度
1.1 水相变化
(334 J)
(2500 J)
(2834 J)
➢蒸发吸收热量 ➢凝结释放潜热
➢蒸发潜热 L = (2500 – 2.4t) × 103 (J/kg) ➢升华潜热 L = 2.8 × 103 (J/kg)
云属
简写 Cu Cb Sc St Ns As Ac Ci Cs Cc
22
云的种类和它的分布高度
23
3. 降水
3.1 降水的特征量
降水：从天空降落到地面的固态或液态的水汽凝结物。
l 降水变率
用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。
Ri 某地某年某时期的实际降水量 R0 该地同期的多年平均降水量
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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云的种类
云族
低云
100M<H<2000M
中云
2000M<H<6000M
高云
H>6000M
学名 积云 积雨云 层积云 层云 雨层云 高层云 高积云 卷云 卷层云 卷积云
降水分类： 连续性降水 主要降自雨层云
降水性质
间歇性降水 主要降自层积云和高层云
阵性降水 主要降自积雨云
毛毛状降水（毛毛雨） 主要降自层云 对流雨
降水成因
地形雨 锋面雨 台风雨
25
降水形态 降水体
雨和毛毛雨 雪和冰针 霰和米雪 雨夹雪 冰粒（冻雨） 冰雹 雨
雪霰 霰 米雪 雹 冰粒
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降水强度（mm／24h）
•大多数地区：与气温的年变化反相
r 夏季
冬季
T 面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快 因此 T r
时间
同理 T r
•季风气候区：与气温的年变化同相
r
夏季 冬季
夏季：夏季风，来自海洋，潮湿
时间 冬季：冬季风，来自内陆，干燥
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2. 凝结和凝结物
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 l 空气中水汽的饱和或过饱和
小雪 ＜2.5 雪 中雪 2.5～5.0
大雪 ＞5.0
小雨 0.1～10.0 中雨 10.1～25.0 雨 大雨 25.1～50.0 暴雨 50.1～100.0 大暴雨 100.1～200.0 特大暴雨 ＞200.0
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3.3 降水的形成
充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。
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。
15
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） 雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。
4
1.1 水相变化
l 水相变化的判据
l 水面上
Ee Ee Ee
蒸发（未饱和） 动态平衡（饱和） 凝结（过饱和）
l 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
6
1.2 饱和水汽压
l 定义：饱和湿空气中水汽的分压强。 l 反映空气的最大水汽容纳能力 l 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 浓度 雾≡
能见度＜1km
的
轻雾（霭）＝ 能见度1～10km
分 类 ：
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
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雾的类型
W AEe P
W A W Ee W1
P
8
1.4 湿度随时间的变化
➢ 水汽压的日变化
单波型（海洋型） 海洋、沿海地区、冬季大陆
e
14时
影响因子：蒸发强度
日出前
时间
双波型（大陆型） 夏季内陆
e
10时 22时
日出前
14时
时间
影响因子：蒸发强度 乱流强度
9
水汽压的年变化
e
夏季
冬季
影响因子：蒸发强度
时间