气象学与气候学 (2)PPT课件
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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。
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
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）
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。
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
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)
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
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 rBaidu Nhomakorabea
•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
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
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
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
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
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
•大多数地区：与气温的年变化反相
r 夏季
冬季
T 地面水分蒸发强度 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
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
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。
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
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
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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）
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。
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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） 雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。
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
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)
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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
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 rBaidu Nhomakorabea
•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
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
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
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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
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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
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
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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
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2.2 凝结物
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）
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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
20
•大多数地区：与气温的年变化反相
r 夏季
冬季
T 地面水分蒸发强度 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
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