云降水总复习
2023年高三二轮复习专项思维导图：降水
思维导图：降水【思维导图】[考点精析]一、降水的形成降水：从云层中降落到地面的液态或固态水，降水是云中水滴或冰晶增大的结果。
从雨滴到形成降水必须具备两个基本条件：①雨滴下降速度超过上升气流速度。
②雨滴从云中降落到地面前不被完全蒸发。
降水的形成必须经历云滴增大为雨滴、雪花及其他降水物的过程，云滴增长主要有两个过程。
1.云滴凝结（凝华）增长在云的发展阶段，云体上升绝热冷却，或不断有水汽输入，使云滴周围的实际水汽压大于其饱和水汽压，云滴就会因水汽凝结或凝华而逐渐增大。
当水滴和冰晶共存时，在温度相同条件下，由于冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，水滴将不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种过程称为冰晶效应。
大小或冷暖不同的水滴在云中共存时，也会因饱和水汽压不同而使小或暖的水滴不断蒸发变小，大或冷的水滴不断凝结增大。
2云滴的冲并增长云滴大小不同，相应具有不同的运动速度。
云滴下降时，个体大的降落快，个体小的降落慢，于是大云滴将“追上”小云滴，碰撞合并成为更大的云滴。
云滴增大，横截面积变大，下降过程中又能冲并更多的小云滴。
云中含水量愈大，云滴大小愈不均匀，相互冲并增大愈迅速。
【低纬度地区云中出现冰水共存机会不多，所以对气温>0℃的暖云降水而言，云滴冲并增大显得尤为重要】目前国内外都在开展人工降水试验研究，即借助催化剂改变云滴的性质、大小和分布状况，创造云滴增大条件，以达到降水目的。
【冷云人工降水一般采用在云内播撒干冰(固体CO2)和碘化银。
干冰升华将吸收大量热能，使紧靠干冰外层的温度迅速降低，从而使云中的水汽、过冷却水滴凝华或冻结成冰晶。
碘化银微粒是良好的成冰核，只要其温度达到-5℃，水汽就能以它为核心凝华成冰晶并继续增大，产生降水。
暧云人工降水主要是在云内播撒氯化钠、氯化钾等粉末。
钠盐、钾盐吸湿性很强，是很好的凝结核，吸收水分后能迅速成长为大云滴，合并其他云滴而形成降水】【典题精研】1．阅读图文材料，完成下列要求。
云降水物理学
云降⽔物理学云降⽔物理学第⼀章、云雾形成的物理基础1、掌握⽔汽达到饱和的条件增加⽔汽和降温2、了解⼤⽓中主要降温过程⼀、绝热降温（冷却）：设⼀湿空⽓块，在它达到饱和以前绝热上升100⽶，温度⼤约降低0.98℃(⼲绝热递减率) 露点温度⼤约降低0.15～0.20℃，⽐⽓温降低慢得多。
所以只要空⽓上升得⾜够⾼，空⽓温度最终会降低到等于其露点温度，这时湿空⽓达到饱和，这个⾼度称为抬升凝结⾼度，再上升冷却就会发⽣⽔汽凝结，从⽽形成云。
由于凝结释放潜热，含云湿空⽓的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变⼩，变⼩的程度视空⽓温度和湿度、⽓压等状态⽽异。
在空⽓暖湿的情况下，它⼤约是⼲绝热递减率的⼀半多⼀些(0.6℃/100⽶左右)。
在⽓温很低（⽔汽很少）的场合，例如在对流层上部或⾼纬度地区，这两种递减率相差不⼤。
上升绝热膨胀冷却：（1）热⼒性：对流抬升：积状云（2）动⼒性：地形抬升：层状云、上坡雾锋⾯抬升，多形成层状云重⼒波（开尔⽂-赫姆霍兹波）：波状云（3）热⼒+动⼒：低空辐合：ICTZ热⼒、动⼒两者可以互相转化，如热⼒上升的云可因上空稳定层阻挡⽽平衍为稳定性云，动⼒抬升的云可因潜热释放⽽产⽣对流。
⼆、⾮绝热降温：（1）辐射降温：单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后，由于云体的长波辐射很强，云顶强烈冷却，可使云层加厚，并在地⾯长波辐射使云底增暖的联合作⽤下使云层内形成不稳定层结⽽使云变形，层状云系中夜间有时会激发对流云活动，⼀些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外，辐射冷却可形成辐射雾、露、霜（2）（等压）⽔平混合降温：两空⽓团作⽔平混合，不会都是降温的其中较暖的⼀部分空⽓因混合⽽降温考虑两个同质量、未饱和的⽓块，温度分别为-10oC与10oC，混合⽐分别为1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后，温度变为0oC，混合⽐变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合⽐为3.8g/kg。
因此，两⽓块混合之后，变为过饱和。
云降水物理知识点
云降水物理知识点1. 学科性质和含义、学科划分、云降水物理过程中主要矛盾、感性认识、理性认识、人为干扰、研究对象、主要内容。
2. 湿空气达到饱和的主要途径、绝热上升膨胀冷却、干绝热递减率、抬升凝结高度、绝热含水量、水平混合降温、垂直混合降温、辐射降温、相变降温、夹卷降温。
3. 全球云和降水的分布特征、云雾的总体特征、微观特征、云的分类、云内相对湿度、积状云的特征（外形特征和空间尺度、垂直速度、时间尺度、温度等）、热泡的形成（热泡理论）、热气柱的形成、雷暴形成的几个阶段及其特征、层状云特点及与积状云的异同、亮带、卷云的特征、雾的定义、分类及形成过程。
4. 空中水凝物的相态分布、云滴谱、微物理特征量的计算和推导、云雾滴的尺度、CCN的尺度、雨滴的尺度、云的胶性稳定性、不同云雾中滴谱的差异、雨滴的轴比、降水强度、雨滴谱、液滴下落末速度、冰雪晶的形状和尺度谱分布、雪花尺度与温度的关系、冰雪晶的下落末速度、霰、稀凇附、密凇附、雹、冻雨、冰雹的分层结构、雹胚的分类及其影响因子、冰雹的尺度谱分布。
5. 核化、同质核化的含义及分类、异质核化的含义及分类、同质冻结与同质凝华的差异、中值冻结温度、寇拉方程、Kelvin方程、拉乌尔定律、云凝结核、巨凝结核、冰核、自然冰核的过冷却谱、冰核起核化作用的条件。
6. 云雾滴凝结增长的六个方程、质量扩散方程的推导、热扩散与能量平衡方程、通风因子对水滴凝结增长的影响、云滴尺度随高度的变化、云滴群凝结增长中过饱和度和微物理量的变化、起伏增长理论、冰晶的凝华增大、蒸凝现象、冰晶效应、冰雪晶的形状及影响因子。
7. 云雨滴和云凝结核的大小、碰撞效率及云滴半径对碰撞效率的影响、并合效率、碰并效率、碰并增长方程的推导、碰并增长与凝结增长对比、随机碰并增长、凝结与随机碰并结合的作用、雨滴繁生、降水效率。
8. 凇附、冰晶与云滴的碰撞效率、聚并（碰连）、雪花的形成、冰粒的形成、冰晶的繁生。
9. 冰雹的形状、尺度、相态、分层结构、雹胚、干增长、湿增长、临界含水量、冰雹云结构、冰雹增长过程、累积带理论。
航海气象与海洋学第六章云、降水和雾讲诉
§6.1 云
5
层 云
雨 层 云
蔽光高层云
§ 6.1云
6
透 光 层 积 云
蔽 光 层 积 云
卷 积 云
透 光 高 积 云
§6.1 云
7
淡 积 云
浓 积 云
积 雨 云
雷 暴 头
§6.1 云
8
6.2
降
水(Precipitation)
一、降水量和降水强度 1、降水量――降水未经蒸发、渗透、流失，在水平面上所积聚的
CH6
6.1 6.2 6.3 12.3
云和雾
云 降水 雾 海洋上雾的分布概况
1
6.1
云
一、云(cloud)的形成条件
1、云的组成成份 ――水滴、冰晶或二者的混合体。 2、发生在大气中的冷却过程 ――绝热冷却、辐射冷却、平流冷却和乱流冷却等。 上升运动引起的绝热冷却是形成云的主要原因。 3、云的形成条件――上升运动＋水汽 云的消散条件――下沉运动 二、云的分类 1、观测分类（电子版云图）
等级 12h 总降雪量 24h 总降雪量
零星小雪 ＜0.1 ＜0.1
小雪 0.1～1.0 0.1～2.5
中雪 1.1～3.0 2.6～5.0
大雪 3.1～6.0 5.1～10.0
暴雪 ＞6.0 ＞10.0
阵雪 12h内阵雪累计 时间小于5h，降 雪量小于3mm。
§6.2 降水
10
§6.2 降水
11
§6.3 雾
16
三、平流雾的形成条件 1、冷的海面
――西北太平洋，表层水温低于20℃；黄海北部水温低于24℃。
2、适当的水汽温差
――长江口外海域和北海道以东海面0℃～6℃，2℃～3℃频率最高； 日本海和北太平洋，温差1℃时频率最高。 当温差>8℃后，海雾很少发生。
气象第一章 第八节云和降水
按云底高度分类
云型
低云
中云
高云 大气稳 定度
层状云 雨层云（Ns） 高层云 层云（St） （As）
波状云 层积云（Sc） 高积云 （Ac）
卷层云 （Cs）
卷积云 （Cc）
稳定
Υ<Υm< Υd
积状云 淡积云（Cu （对流 hum）浓积云
云） （Cu cong） 积雨云（Cb）
卷云（Ci） 不稳定
2、积状云降水 淡积云一般不降水的，浓积云是否降水则随地区而
异。 积雨云能降大的阵雨、阵雪，有时还伴有冰雹。 波状云降水 全球降水分布特点 1.在赤道有一个降水最大值，其位置和热赤道一致， 偏在北半球
2.高纬度的降水总量很小 3.在副热带是一个次低值 降水的分布与大气的运动、气团和锋带的活动以及
Υm<Υd <Υ
2、按云底高度和云形特征分类
云底 云族 高度
高云 >5000m
2500m 中云 ～
5000m
低云 <2500m
云
属
中文名
国际名
卷云
Cirrus
卷层云 Cirro-Stratus
卷积云 Cirro-Cumulus
高层云 Alto-Stratus
高积云 Alto-Cumulus
层积云
层云 雨层云 碎雨云
时间不超
过5小时，
降雪量不 ≥5.0 超过3 mm
各类云的降水 1、层状云降水 卷层云一般不降水的，除了在冬季高纬度地区的卷
层云可以降雨雪外。 一般雨层云比高层云的降水强得多，云愈厚、愈低，
降水就愈强。 层状云云体比较均匀，云中气流也比较稳定，所以
层状云的降水是连续性的，持续时间长，降水强度 变化小
大象版科学三年级下册1.4《云量和降水量》同步练习
大象版科学三年级下册1.4《云量和降水量》同步练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、选择题1．24小时总雨量为50-100毫米的降雨称为（）。
A．大雨B．暴雨C．大暴雨2．下面不属于降水形式的是（）。
A．冰雹B．台风C．暴雨二、填空题3．××市6月19日的总降雨量为20毫米，那么当天的降雨等级为___________。
（选填“小雨”、“中雨”或“大雨”）4．_______占全部天空面积的多少叫云量，少云是云量________（填“超过”或“不超过”）四成。
5．24小时的降雨量在10．0-24．9毫米之间为_______。
6．云量不超过八成为_______，云量超过八成为_______。
7．云块占全部天空面积的多少叫( )，我们可以通过观察天空中的云量来描述( )。
8．某地一年中降下来的雨、雪、冰雹等统统融化为水的量，称为该地一年的( )9．( )是指天空降落到地面上的雨水没有( )而积聚的深度，通常以( )为单位。
降水的形式有很多，常见的有( )等统统融化为水的量，称为该地一年的( )。
10．( )云量不超过二成；( )云量不超过四成；( )云量不超过八成；( )云量超过八成。
11．云块占全部天空面积的多少叫( )我们可以通过观察天空的云量来描述天气。
( )是衡量某地降水量多少的数据。
三、连线题12．把下列实验器材的名称和它的用途用线连起来。
风向标测量风向气温计测量温度雨量器测量降雨量四、简答题13．下雨时你会怎样利用雨量器来测量降水量？14．暴雨、洪涝来临时的危险区域是哪里?15．暴雨来临前有哪些防范措施？16．暴雨造成的洪涝危害有哪些？五、判断题17．降水量一般用毫米来作单位。
( )18．测量降水量，读数时，眼睛要平视液面。
( )六、综合题19．下面的圆代表天空，将圆平均分成了10份。
请你按照云在天空中所占的比例将圆涂上颜色，以描述不同的天气。
云降水物理学
云降水物理学第一章、云雾形成的物理基础1、掌握水汽达到饱和的条件增加水汽和降温2、了解大气中主要降温过程一、绝热降温（冷却）：设一湿空气块，在它达到饱和以前绝热上升100米，温度大约降低0.98℃(干绝热递减率) 露点温度大约降低0.15～0.20℃，比气温降低慢得多。
所以只要空气上升得足够高，空气温度最终会降低到等于其露点温度，这时湿空气达到饱和，这个高度称为抬升凝结高度，再上升冷却就会发生水汽凝结，从而形成云。
由于凝结释放潜热，含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小，变小的程度视空气温度和湿度、气压等状态而异。
在空气暖湿的情况下，它大约是干绝热递减率的一半多一些(0.6℃/100米左右)。
在气温很低（水汽很少）的场合，例如在对流层上部或高纬度地区，这两种递减率相差不大。
上升绝热膨胀冷却：（1）热力性：对流抬升：积状云（2）动力性：地形抬升：层状云、上坡雾锋面抬升，多形成层状云重力波（开尔文-赫姆霍兹波）：波状云（3）热力+动力：低空辐合：ICTZ热力、动力两者可以互相转化，如热力上升的云可因上空稳定层阻挡而平衍为稳定性云，动力抬升的云可因潜热释放而产生对流。
二、非绝热降温：（1）辐射降温：单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后，由于云体的长波辐射很强，云顶强烈冷却，可使云层加厚，并在地面长波辐射使云底增暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形，层状云系中夜间有时会激发对流云活动，一些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外，辐射冷却可形成辐射雾、露、霜（2）（等压）水平混合降温：两空气团作水平混合，不会都是降温的其中较暖的一部分空气因混合而降温考虑两个同质量、未饱和的气块，温度分别为-10oC与10oC，混合比分别为 1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后，温度变为0oC，混合比变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合比为3.8g/kg。
因此，两气块混合之后，变为过饱和。
大气科学专业课学习笔记-《云降水物理学》
云降水物理学-学习笔记第一章绪论1.宏观云物理学-大气热力学、动力学微观云物理学-水汽的相变热力学和气溶胶力学，所需的知识为热力学原理、扩散理论等2.Benoit Paul Emile Clapeyron 克拉珀龙(1799-1865)饱和水汽压与温度的关系Irying Langmuir 朗缪尔(1881-1957)积状暖云可因连锁繁生过程使雨滴数量增多+第一次开展飞机人工播云实验Hilding Kohler 科勒(1888—1982)吸湿性核凝结理论Kohler 方程Theodor Robert Walter Findeisen 芬德森(1909-1945)降水粒子形成理论+云降水物理学的鼻祖3.云降水物理学的感性认识观测研究方法探测理性认识理化实验:在隔离因子的情况下分析研究理化模拟:在综合因子的情况下分析研究（用实验方法模拟自然机制及过程）数值模拟第二章云雾降水形成的物理基础1.云：水滴、冰晶、水汽和空气共同构成的统一体2.组成云体的单个云滴或冰晶存在时间很短,云体或者云系的持续存在是由新的云粒子的不断生成维持的。
3.含水量比含水量（质量含水量）：指每单位质量湿空气中所含固态或液态水的质量，常用单位：g/kg，含水量（体积含水量）：指每单位体积湿空气中所含固态或液态水的质量，常用单位：g/m3。
4.Clausius-Clapeyron 克劳修斯-克拉珀龙方程：平水（冰）面饱和水气压和温度的关系温度↑，饱和水汽压↑，饱和水汽压的增大速度↑5.平冰面饱和水汽压＜同温度下的过冷却水面的饱和水汽压6.Kohler 科勒/柯拉方程溶液滴的饱和水汽压温度效应：温度↑，饱和水汽压↑曲率效应：半径↑，饱和水汽压↓浓度效应：浓度↑，饱和水汽压↓7.蒸凝现象：指固态或液态物质因升华、蒸发后转变为气态，或自气态因凝华、凝结而转变为固态或液态的现象。
发生条件：当大气中的实际水汽压介于此时共存的两种表面饱和水汽压不相同的液水或冰的饱和水汽压之间贝吉隆过程（冰晶效应）：对冰、水共存的系统，当实际水汽压介于二者的饱和水汽压之间时，必有水汽从过冷却水滴向冰晶方向扩散。
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定，不易降水，因为大陆上空凝结核多，形成的
云滴谱窄，大粒子少。
•
云滴谱分布函数-
Khrgian-Mazin分布
n(r)dNAr2eBr dr
• 雨滴尺度谱分布-马歇尔和帕尔默 n(d)N d N0ed
• 冰晶尺度谱分布 n(Dmax)ADm Bax
第四章 云降水微观特征
• 雹胚（雹核）是冻滴还是霰？
可逆湿绝热过程中，空气因绝热膨胀冷却所凝结 出的比含水量，称为（湿）绝热比含水量，或饱 和比含水量。
第三章 云的宏观形成及观测特征
•积云的特征及其形成理论 热泡理论和热气柱理论。
•气团雷暴云的主要特征
气团雷暴生命期短、尺度小（几公里至十几公里）， 降水效率低于20%，雷暴内部存在下沉气流对冲上升 暖湿气流的自毁机制，不出现持续强风和冰雹。其 中降水物下落拖曳和蒸发冷却作用使云内产生下沉 气流。
实际大气中降温作用比增湿作用大10~20倍，所以大 气中的降温冷却过程有利于云、雾的形成。当然局地 增加水汽含量的作用也不能忽略，尤其是维持某地区 上空的连续降水，必须有水汽汇流不断输入补充。
第二章 云雾降水形成的物理基础
• 其中降温机制中主要降温过程是哪个？哪 几种方式可以实现降温。
• 增湿机制中主要包括哪几种增湿机制？蒸 发雾是通过哪种宏观方式形成的？
第三章 云的宏观形成及观测特征
• 雾的定义 • 雾的形成和分类（按照发生学的方法进行
分类） 发生学：辐射雾、平流雾、蒸发雾 • 辐射雾、平流雾和蒸发雾的定义
第四章 云降水微观特征
粒 子 半 径 (μ m ) 数 浓 度 (l-1 ) 下 落 末 速 度 (c m /s)
C C N
0 .1
1 0 6
第三章 云的宏观形成及观测特征
• 零度层亮带定义及形成原因
–凡上部温度低于0度，下部高于0度的降水云，在对流 不强时，往往在雷达回波中显示出明显的亮带。
–亮带结构：位于0度层以下80~400m，厚度15~150m，呈 水平带状
–亮带的形成：降水质粒的反射率与复折射指数m有关， 水的折射率因子约为冰的5倍。雪在下落到0度层，外 层融化成水表，易碰并粘连—折射率增加5倍—完全变 为水滴时，尺度减小、下落末速增大—反射率减小。 由于它是雪花融化所致，故也称融化带。
• 大气中引起水汽密度变化的的原因是：（1） 空气运动在水平和垂直方向上的输送（包 括湍流输送）；（2）空气的水平和垂直方 向上的辐合和辐散造成水汽在大气中的增 多或减少；（3）水物质的相变。
第二章 云雾降水形成的物理基础
• 气块上升时的露点递减率远小于它的干绝 热减温率，气块的温度和露点将逐渐接近， 在某一高度达到饱和并发生凝结。这个湿 空气块因绝热抬升而达到饱和的高度称为 抬升凝结高度
决定于云底温度
冻滴胚的频数随云底平均温度上升而增ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 霰胚反之
由于霰落速比冻滴小，平均增长时间不同，所以 大冰雹多以霰为胚
第五章 云雾形成的微物理基础
• 影响水的表面张力的因子有哪些？
• 溶液滴表面饱和水汽压- Köhler方程
–溶液滴的饱和水汽压是由三个因子决定的：
• 温度效应：由E∞决定，T越高，Ern越大； • 曲率效应：由Cr/r决定，r越大，Ern越小； • 浓度效应：由Cn/r3决定，浓度越大，Ern越小。 综合曲线(即柯拉曲线)看，半径较小时，综合曲线在1线以 下，说明溶液因子比曲率因子更起控制作用；当半径较大时， 综合曲线在l线以上，说明曲率因子反而比溶液因子更为重 要了。
第三章 云的宏观形成及观测特征
• 层状云的宏观特征
积状云
尺度
L: 100km
L/H : 100
均匀性 不均匀
逆温层 云顶以下无
含水量 100-101 g/m3
降水
阵性降水、强度大
雷达回波 强回波区域
持续时间 约100小时
层状云 H: 1-2km；L/H ≈ 10
1~2
较均匀 常伴随1-2 10-1g/m3 连续性降水、强度小 均匀、亮带 约101小时
第五章 云雾形成的微物理基础
贝吉隆过程或称冰晶效应 绘出柯拉曲线草图； 该曲线所代表的物理意义是什么？ 在图中标明临界半径Rc和临界相对湿度fc（或临界
饱和比Sc）； 试说明当环境相对湿度f < fc（或饱和比S < Sc）
时，液滴半径如何响应环境f或S的微小变化？
第六章 云雾的形成——核化理论
第三章 云的宏观形成及观测特征
• 云内湿度总体上在98-102%之间，很少超过102%的， 而且过饱和机率多于不饱和的。
• 比含水量、含水量、绝热比含水量的定义
比含水量，或叫质量含水量：指每单位质量湿空气中所含 固态或液态水的质量，常用单位为g/kg。类似于水汽含量 中的“比湿”。 含水量，或叫体积含水量：指每单位体积湿空气中所含固 态或液态水的质量，常用单位为g/m3。类似于水汽含量中 的“绝对湿度”。
0 .0 0 0 1
典 型 云 滴 1 0
1 0 6
1
大 云 滴
5 0
1 0 3
2 7
云 雨 滴 分 界 线 1 0 0
7 0
典 型 雨 滴 1 0 0 0
1
6 5 0
A d v .inG e o p h y s.5 ,2 4 4(1 9 5 8 )
第四章 云降水微观特征
• 大陆性积云和海洋性积云的差异：大陆性积云稳
• 大气中形成云雾粒子的相变过程，称为云的核化过程
• 单位时间单位体积中形成活化核（能够稳定存在并增长的水 滴胚胎）的数目称为核化率、活化率或成核率。
第三章 云的宏观形成及观测特征
– 局地强对流风暴
–中纬度地区暖季，当出现对流不稳定层结且从 对流层低层到高层存在较大的铅直风切变时， 可以发展强烈的局地对流，形成由积雨云组成 发展起来的中尺度风暴系统，称为局地强风暴， 以区别于气团风暴，它同时伴生强降水、大风、 冰雹等强烈天气。
–由于其内部上升与下沉气流互不产生破坏性对 冲，故局地强风暴可以维持很长时间。
云降水物理学总复习
第二章 云雾降水形成的物理基础
• 云的定义
• 云雾形成的宏观条件及实现的主要途径。
云是由空气和水凝物构成的悬浮在大气中的可见聚合 体，是自由大气中热力过程和动力过程的外观表现。 各种云、雾都是大气中空气湿度相对冰面或水面变得 过饱和时才形成的，我们首先讨论使空气达到饱和的 基本条件。