大气中的水汽

绝热降温：当空气团与外界热量交换达到动态平衡，称为绝热。 充足的凝结核 混合降温：两团温度不同的未饱和空气相混合后，温度发生变 辐射降温：夜间，地表通过地面有效辐射大量散失热量，温度 平流降温：暖空气流入到冷的下垫面，下层空气由于和地表的 绝热的空气团作上升运动时，由于大气压减小，空气膨胀而作 下降，而接近于地表的空气温度随之而下降，此称之为辐射降 化，称为混合降温，它有可能使得空气达到饱和状态。 热量交换而降低温度，这种方式称为平流降温。 清洁的空气中水汽很难凝结（凝华），凝结核的作 功，内能降低，温度下降，称为绝热降温。分干绝热和湿绝热 温。 用为降低空气的饱和水汽压（减小其曲率、增加与水 两种形式，区别在于有无水汽凝结，其降温速率分别为每上升 分子的吸引力等）。 1hm，温度下降1℃和约0.5℃。
§3. 水汽的凝结
水汽凝结的条件
水汽的凝结物
地面水汽凝结物 近地面空气中水汽凝结物 自由大气中水汽凝结物
水汽凝结的条件
空气中水汽达到饱和或过饱和 • 增加空气中水汽含量 • 降低空气的饱和水汽压 通过降低空气温度的方式来降低空气中的饱和水汽 压，空气的降温方式主要有：辐射降温、平流降温、 绝热降温和混合降温。
植物蒸腾
植物的蒸腾既是物理过程，也是其生理过程，是作物根系吸
收水分和矿物质等的动力来源。其蒸腾量（速度）取决于叶 片温度和空气中水汽压以及叶片表面湍流。
植物整个生长期吸收的大量水分主要用于蒸腾，我们把农
作物生长期内总的蒸腾耗水量与作物收获的干物质量的比 值称为作物的蒸腾系数.
农田水分蒸散
水汽压
水汽在大气中的分压称作水汽压，以e表示，单位为hPa。 大气中水汽含量越丰富，则其水汽压越大，水汽压与绝对湿
度之间的关系可以用下式表示： a＝217×e / T 式中：a为绝对湿度，单位为g/m3 e为水汽压，单位为hPa T为空气温度（绝对温标），单位为K。

水汽压是从动力学上反映空气中水汽含量的，水汽的输送是 从压力大的地方向压力小的地方运动。
农作物生长过程中，土壤蒸发与植物蒸腾同时存在，其共同


消耗的水分称为农田水分蒸散，简称蒸散。 农作物不同生长时期，水分消耗的方式有所差别：苗期主要 是土壤蒸发，当作物封行后，蒸腾就是其主要方式了。 农田水分蒸散的计算、估测是精确农业的一个重要方面，历 来是研究农田水分需求的重点和热点，也有诸多的估算公式， 但受到不同农作物、不同气象条件和土壤条件的影响，其实 际蒸散差异较大。 常用的农田水分蒸散的估算办法主要有：水分平衡法、桑斯 威特法、彭曼法、鲍恩比法等。 任一种农田水分蒸散模型计算结果都小于自由水面水分蒸发 速度。
影响水面蒸发的因素： 水面的饱和水汽压与空气中水汽压之差； 水面上风速； 溶液浓度； 水面上大气压。
土壤蒸发
重力水阶段：（稳高阶段）
土壤在充分灌溉或较长时间降水后，其水分含量超过本身 能够容纳最大持水量，多余的水分在重力作用下向下渗漏，称 重力水。此阶段水分的蒸发类同于水面蒸发，蒸发速度取决于 表面气象条件，甚至比水面蒸发速度更大。 毛管水阶段：（速降阶段） 土壤通过其颗粒间的空隙储存的水分。此阶段的土壤蒸发 取决于两方面：气象条件以及土壤性质。生产上应采取适当的 措施降低该阶段的土壤蒸发，如覆盖、中耕等。 束缚水阶段：（稳低阶段） 当土壤水分持续降低，表层土壤中毛管断裂，形成干土层， 此时，土壤颗粒周围也存在部分水分，但紧紧被其吸附不能为 作物所吸收，此时，土壤水分蒸发基本停滞，只是经土壤孔隙， 下层土壤水分通过分子扩散的形式向表层输送。
饱和水汽压
空气中能容纳的水汽量是有限的，空气中所能容纳的最大水
汽量在大气中的分压称为饱和水汽压。用E表示。 饱和水汽压实际上是针对具体蒸发面而言，是蒸发面上单位 时间逸出的水分子数与同时间内由空气返回蒸发面上水分子 数达到动态平衡的反映。 空气是否达到饱和取决于蒸发面上单位时间逸出的水分子数， 即蒸发面的温度和溶液浓度、形状等。 纯水平面上饱和水汽压可以用下面半经验公式表示： E＝E0×10^(7.5×t /（237.3+t)) 式中：E0为0℃时水面饱和水汽压6.1078hPa 空气的饱和水汽压即空气中凝结核表面的饱和水汽压，一般 上，我们可以认为，空气中凝结核的温度与空气温度是相一 致的，即可以用空气温度替代凝结核表面的温度而计算空气 的饱和水汽压。
第四章
大气中的水汽
§1. 大气中水汽的表示方法
§2. 蒸发与蒸腾
§3. 水汽的凝结
§4. 大气降水
§5. 水分与农业生产
§1. 大气中水汽的表示方法
绝对湿度
水汽压
饱和水汽压
饱和差
相对湿度 露点温度
绝对湿度
单位容积空气中含有的水汽质量数，记做a 或 ρ 。单位为g/m3。 绝对湿度直观地描述了空气中水汽的含量， 在研究空气的结露量等时更加方便。 绝对湿度有人也称水汽密度，空气中数值一 般变化于0～40g/m3。 绝对湿度一般不容易直接测得，多为通过水 汽压而计算得到。
空气湿度的时空变化
水汽压、绝对湿度、露点温度的变化： 相对湿度、饱和差的变化：
§2. 蒸发与蒸腾
水面蒸发 土壤ห้องสมุดไป่ตู้发
植物蒸腾
农田水分蒸散
水面蒸发
下垫面中，水面的蒸发速度几乎是最快的，它的蒸发主 要取决于水面上空气象条件，一般以它的蒸发量作为一个地 方水分需求的参考。
1. 2. 3. 4.
饱和差
表示空气中尚能容纳的水汽量，表达式为：


d＝E－e 式中：E为空气的饱和水汽压，e为空气的实际水汽压 饱和差实际上反映了潮湿物体表面蒸发的速度，即其蒸发力， 饱和差越大，则其蒸发越迅速。 对于具体物体表面的蒸发，则其蒸发力为该物体表面饱和水 汽压与空气中水汽压的差值，温度越高的蒸发力越大，也越 容易蒸发。
相对湿度
表示空气达到饱和的程度，表达式为：
RH＝e/E×100％ 相对湿度表示空气的干湿程度，数值越大， 则越潮湿。 相对湿度是最常用的表示空气中水汽含量的 物理量，通常我们所说的空气湿度就是指其 相对湿度，比如，说湿度为85，即其相对湿 度为85％。
露点温度
露点温 度简称露点 (td)，指的 是当空气中 水汽压不变 情况下，降 低空气温度 使空气刚好 达到饱和时 的温度。