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第三章-大气圈与气候系统-第二 节--大气水分和降水讲述
大气的组成和热能 大气水分和降水 大气运动和天气系统 气候的形成 气候变化
第二节 大气水分和降水
一、大气湿度
（一）湿度概念及其表示方法
表示大气湿润程度的物理量，称大气湿度，它有如下几种表 示方法：
1.水汽压e 水汽是大气的组成部分，具有压力，称为水汽 压。当大气中的水汽含量增加时，水汽压也相应增大；反之， 水汽压减小。因此，水汽压可以用来表示大气中水汽含量的 多少。水汽压的单位与气压单位一样，用毫米水银柱高或毫 巴表示。
1.蒸发面的温度 蒸发面的温度愈高，蒸发过程愈迅速。因为温度
高时，蒸发面上的饱和水汽压大，饱和差也比较 大。这是影响蒸发的主要因素。 2.空气湿度和风 空气湿度愈大，饱和差愈小，蒸发过程缓慢； 空气湿度愈小，饱和差愈大，蒸发过程迅速。无 风时，蒸发面上的水汽靠分子扩散向外传递，水 汽压减小很缓慢，容易达到饱和，故蒸发过程微 弱。有风时，蒸发面上的水汽随气流散布，水汽 压比较小，故蒸发过程迅速。
2.绝对湿度 单位容积空气中所含的水汽质量（通常以g/m3 表
示），称为绝对湿度。一般情况下，气温的数值和 16℃相差不大时，以毫米水银柱高为单位的水汽压 与绝对湿度在数值上近似，故在实际工作中以水汽 压代替绝对湿度。
绝对湿度与水汽压的关系：
H=289*e/T (e：水汽压；T：气温）
3.相对湿度f
2. 凝结核：水汽开始凝结的核心。
水汽的吸附作用；使形成的滴粒比单纯由水 分子聚集而成的滴粒大，利于水汽继续凝结。
三、水汽的凝结现象 （一） 地表面的凝结现象 1.霜和露
水汽凝附于地面或地面物体上，温度在0°以上呈液态，称 为露；温度在0°以下呈固态，称为霜。
形成条件：晴朗无风或风速很小的夜晚。霜通常见于冬季， 露见于其他季节，尤以夏季为明显。
2.雾凇和雨凇
雾凇是一种白色固体凝结物，由过冷的雾滴附着 于地面物体上迅速冻结而成。它经常出现在有雾、 风小பைடு நூலகம்严寒天气里。
雨凇是平滑而透明的冰层。它多半在温度为0—6℃时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成； 或是经长期严寒后，雨滴降落在极冷物体表面冻 结而成。
雾凇
雨凇
雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上， 并总是在物体的迎风面上增长，且在受风 面大的物体上凝聚最多。雾凇和雨淞常造 成林木破坏、电线折断，对农林、交通产 生有害影响。
霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件有何关系？
霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件密切相 关。晴天夜晚无风或风很小时，地面有效辐射强烈， 近地面层空气温度迅速下降到露点，因而有利于水 汽的凝结；多云的夜晚，由于大气逆辐射增强，地 面有效辐射大为减弱，近地面层空气温度难以下降 到露点，故不利于水汽凝结；风力较强的夜晚，因 空气的乱流混合，气温也难以降低到露点温度，霜 露不容易形成。此外，表面辐射很强又不善于传热 的物体，如树叶、杂草等表面，最有利于形成霜露。
（二）湿度的变化与分布：
相对湿度应用广泛。
1）相对湿度日变化：与气温日变化相反。
水汽压日变化不大的情况下，最高值出现在日出之前，最 低值出现在午后。
沿海地区，白天盛行海风，水汽含量高，相对湿度最高值 出现在午后；
夜晚盛行陆风，相对湿度最低值出现在日出前。
2）年变化：一般情况为夏季小，冬季高；夏季盛行海风，冬 季盛行陆风时，相反。
水汽达到饱和或过饱和 1）增加空气中的水汽含量 2）使含有一定量的空气冷却——四种过程
绝热冷却：绝热膨胀而冷却，本身水汽量无增加，但饱和水汽 压下降。此时气温为露点温度。 辐射冷却：空气本身向外辐射使温度降低的过程。这个过程一 般较缓慢，水汽凝结量不多，只能形成露、霜、雾等。 平流冷却：较暖的空气经过冷地面，把热量传给冷地表，造成 空气本身冷却。 混合冷却：温度相差较大且接近饱和的两团空气混合。
（二）大气中的凝结现象 1.雾：漂浮于近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。烟尘微粒较 多时导致的能见度较差，称为霾。 辐射雾： 平流雾： 蒸汽雾： 上坡雾： 锋面雾： 分布特点：沿海多于内地，高纬多于低纬。
B. 蒸发量（mm)
一般与气温变化一致。
（二）凝结和凝结的条件
1.水由汽态转化为液态的过程，称为凝结。显然， 凝结是与蒸发相反的一种物理过程。当水面上的 水汽压超过饱和水汽压（e＞E）时，水汽处于过 饱和状态，返回水面上的分子比逸出的分子多， 部分汽态水即转变为液态水。因此，水汽凝结以 水汽达到过饱和状态为前提。
大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比数， 即实际水汽压e 与同温度条件下饱和水汽压E 之 比称为相对湿度。相对湿度能够直接反映空气距 饱和时的程度和大气中水汽的相对含量，在气候 资料分析中运用很广。
F=e/E (e：水汽压；E：饱和水汽压）
4.露点温度Td
当空气中水汽含量不变、气压一定时，气温下降 到使空气达到饱和时的温度，称为露点温度，简 称露点。空气经常处于未饱和状态，所以露点温 度经常低于气温。在饱和空气中，T- Td ＝0； 在未饱和空气中， T- Td ＞0； T- Td 差值愈大， 说明相对湿度愈小。气温降低到露点，是水汽凝 结的必要条件。
3）空间分布：距海远近和纬度高低差异（赤道、副热带及高 纬度区）。
二、蒸发和凝结
（一）蒸发及其影响因素 液态水转化为水汽的过程叫蒸发。蒸发过程
的发生，取决于实际水汽压（e）与饱和水汽 压（E）二者对比关系。当e＜E，蒸发进行； e＞E，蒸发停止，并可能产生凝结；e＝E， 处于动态平衡，即逸出水面的分子数与进入 水中的分子数相等。影响蒸发的因素主要有：
水汽压的分布：赤道向两极减小；随高度表现为指数衰减；
空气中水汽含量与温度高低有密切关系。温度愈高， 空气中容纳水汽的能力愈强。在一定的温度条件下， 一定体积的空气中所容纳的水汽数量是有一定限度 的，因而水汽压也有一个限度。当水汽含量恰好达 到这个限度，叫饱和空气。饱和空气的水汽压称为 饱和水汽压E，或称最大水汽压。饱和水汽压的大 小与温度有关，温度愈高，饱和水汽压愈大。
大气的组成和热能 大气水分和降水 大气运动和天气系统 气候的形成 气候变化
第二节 大气水分和降水
一、大气湿度
（一）湿度概念及其表示方法
表示大气湿润程度的物理量，称大气湿度，它有如下几种表 示方法：
1.水汽压e 水汽是大气的组成部分，具有压力，称为水汽 压。当大气中的水汽含量增加时，水汽压也相应增大；反之， 水汽压减小。因此，水汽压可以用来表示大气中水汽含量的 多少。水汽压的单位与气压单位一样，用毫米水银柱高或毫 巴表示。
1.蒸发面的温度 蒸发面的温度愈高，蒸发过程愈迅速。因为温度
高时，蒸发面上的饱和水汽压大，饱和差也比较 大。这是影响蒸发的主要因素。 2.空气湿度和风 空气湿度愈大，饱和差愈小，蒸发过程缓慢； 空气湿度愈小，饱和差愈大，蒸发过程迅速。无 风时，蒸发面上的水汽靠分子扩散向外传递，水 汽压减小很缓慢，容易达到饱和，故蒸发过程微 弱。有风时，蒸发面上的水汽随气流散布，水汽 压比较小，故蒸发过程迅速。
2.绝对湿度 单位容积空气中所含的水汽质量（通常以g/m3 表
示），称为绝对湿度。一般情况下，气温的数值和 16℃相差不大时，以毫米水银柱高为单位的水汽压 与绝对湿度在数值上近似，故在实际工作中以水汽 压代替绝对湿度。
绝对湿度与水汽压的关系：
H=289*e/T (e：水汽压；T：气温）
3.相对湿度f
2. 凝结核：水汽开始凝结的核心。
水汽的吸附作用；使形成的滴粒比单纯由水 分子聚集而成的滴粒大，利于水汽继续凝结。
三、水汽的凝结现象 （一） 地表面的凝结现象 1.霜和露
水汽凝附于地面或地面物体上，温度在0°以上呈液态，称 为露；温度在0°以下呈固态，称为霜。
形成条件：晴朗无风或风速很小的夜晚。霜通常见于冬季， 露见于其他季节，尤以夏季为明显。
2.雾凇和雨凇
雾凇是一种白色固体凝结物，由过冷的雾滴附着 于地面物体上迅速冻结而成。它经常出现在有雾、 风小பைடு நூலகம்严寒天气里。
雨凇是平滑而透明的冰层。它多半在温度为0—6℃时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成； 或是经长期严寒后，雨滴降落在极冷物体表面冻 结而成。
雾凇
雨凇
雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上， 并总是在物体的迎风面上增长，且在受风 面大的物体上凝聚最多。雾凇和雨淞常造 成林木破坏、电线折断，对农林、交通产 生有害影响。
霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件有何关系？
霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件密切相 关。晴天夜晚无风或风很小时，地面有效辐射强烈， 近地面层空气温度迅速下降到露点，因而有利于水 汽的凝结；多云的夜晚，由于大气逆辐射增强，地 面有效辐射大为减弱，近地面层空气温度难以下降 到露点，故不利于水汽凝结；风力较强的夜晚，因 空气的乱流混合，气温也难以降低到露点温度，霜 露不容易形成。此外，表面辐射很强又不善于传热 的物体，如树叶、杂草等表面，最有利于形成霜露。
（二）湿度的变化与分布：
相对湿度应用广泛。
1）相对湿度日变化：与气温日变化相反。
水汽压日变化不大的情况下，最高值出现在日出之前，最 低值出现在午后。
沿海地区，白天盛行海风，水汽含量高，相对湿度最高值 出现在午后；
夜晚盛行陆风，相对湿度最低值出现在日出前。
2）年变化：一般情况为夏季小，冬季高；夏季盛行海风，冬 季盛行陆风时，相反。
水汽达到饱和或过饱和 1）增加空气中的水汽含量 2）使含有一定量的空气冷却——四种过程
绝热冷却：绝热膨胀而冷却，本身水汽量无增加，但饱和水汽 压下降。此时气温为露点温度。 辐射冷却：空气本身向外辐射使温度降低的过程。这个过程一 般较缓慢，水汽凝结量不多，只能形成露、霜、雾等。 平流冷却：较暖的空气经过冷地面，把热量传给冷地表，造成 空气本身冷却。 混合冷却：温度相差较大且接近饱和的两团空气混合。
（二）大气中的凝结现象 1.雾：漂浮于近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。烟尘微粒较 多时导致的能见度较差，称为霾。 辐射雾： 平流雾： 蒸汽雾： 上坡雾： 锋面雾： 分布特点：沿海多于内地，高纬多于低纬。
B. 蒸发量（mm)
一般与气温变化一致。
（二）凝结和凝结的条件
1.水由汽态转化为液态的过程，称为凝结。显然， 凝结是与蒸发相反的一种物理过程。当水面上的 水汽压超过饱和水汽压（e＞E）时，水汽处于过 饱和状态，返回水面上的分子比逸出的分子多， 部分汽态水即转变为液态水。因此，水汽凝结以 水汽达到过饱和状态为前提。
大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比数， 即实际水汽压e 与同温度条件下饱和水汽压E 之 比称为相对湿度。相对湿度能够直接反映空气距 饱和时的程度和大气中水汽的相对含量，在气候 资料分析中运用很广。
F=e/E (e：水汽压；E：饱和水汽压）
4.露点温度Td
当空气中水汽含量不变、气压一定时，气温下降 到使空气达到饱和时的温度，称为露点温度，简 称露点。空气经常处于未饱和状态，所以露点温 度经常低于气温。在饱和空气中，T- Td ＝0； 在未饱和空气中， T- Td ＞0； T- Td 差值愈大， 说明相对湿度愈小。气温降低到露点，是水汽凝 结的必要条件。
3）空间分布：距海远近和纬度高低差异（赤道、副热带及高 纬度区）。
二、蒸发和凝结
（一）蒸发及其影响因素 液态水转化为水汽的过程叫蒸发。蒸发过程
的发生，取决于实际水汽压（e）与饱和水汽 压（E）二者对比关系。当e＜E，蒸发进行； e＞E，蒸发停止，并可能产生凝结；e＝E， 处于动态平衡，即逸出水面的分子数与进入 水中的分子数相等。影响蒸发的因素主要有：
水汽压的分布：赤道向两极减小；随高度表现为指数衰减；
空气中水汽含量与温度高低有密切关系。温度愈高， 空气中容纳水汽的能力愈强。在一定的温度条件下， 一定体积的空气中所容纳的水汽数量是有一定限度 的，因而水汽压也有一个限度。当水汽含量恰好达 到这个限度，叫饱和空气。饱和空气的水汽压称为 饱和水汽压E，或称最大水汽压。饱和水汽压的大 小与温度有关，温度愈高，饱和水汽压愈大。