《云、降水物理基础》
大气探测与大气物理第三章 云(雾)和降水物理
对流云中的流场
对流云中的含水量
淡积云的含水量较小，很少超过0.5g/m3，但有时也会出现较大 的值，例如上海地区曾观测到2.31 g/m3。
浓积云的含水量比淡积云大，这是因为它体积庞大，环境空气 的稀释作用相对来说比淡积云的小些。据1963~1965三年间在 上海的观测，夏季浓积云的平均含水量为1.31 g/m3，最大值 达11.3 g/m3。
3. 积云宏观特征
对流云中的流场
气流分布随发展阶段而不同。在形成 阶段，云中全部为有组织的上升气 流，平均垂直速度一般为每秒几米。 锋面性积云中最大的上升气流曾观 测到有20-30米／秒的。
最大的上升气流一般发生在云的中部， 发展早期最大上升气流所出现的位 置可稍偏下。随着积云的发展，这 个位置将向积云的中上部移动。
• 二是用现代化快速计算机，以云中微物理过程和动力过 程、云与环境紧密结合，进行数值模拟和试验，从而阐 明云和降水发生发展的条件、物理过程、控制因素及其 变化规律。
–1996年，经中国气象学会批准，云物理和人工影响天气研 究分会在北京成立。
–近年来，人影作业服务的规模不断扩大，投入不断增大。
–1996年—2002年，21个省（区、市）实施飞机人工增雨作 业3216架次，飞行7351小时；高炮火箭防雹作业保护面积 39万平方公里，全国人工影响天气工作总投入累计达到17 亿元。
2、理化实验（隔离因子）
从云雾过程的整体中隔离出一些因子，在实验室分 析较为单纯的一些物理关系。
例如：
• 水滴半径与下落末速度的关系； • 冻结核的有效阈温； • 不同半径水滴的重力碰并或电力碰并等。
3、理化模拟（综合因子）
用实验方法，模拟自然机制及过程。使设计出的现 象与自然过程在直观上有一定的相似性，可用增减 因子或改变参量的有控制的实验方法，研究云雾物 理过程的因子、机制、子过程等。
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。
云和降水物理讲义_chp1_cc-2-20090910
第一章内容： （1）暖云微物理特征 （2）云滴凝结增长 （3）云滴、雨滴碰并增长
第一节
暖云微物理特征
（1） 云雨粒子大小和浓度概量 （表 1.1.1 P.2） 表 1.1.1 云雨粒子大小和数浓度的概括量 种 类 Conc. (cm-3) D (μm) 云 滴 1~50 102 可以差 6 个数量级 大云滴 50~100 10-1-100 -4 -3 雨 滴 >100,可达~6000 10 -10 (有观测：8000μm 热带海洋上)
[
]
（1.1.3）
1-F: 直径>d 的云滴数与云滴总数的比值。k: 1.92-4.90; c:12-29μm
• Khrgian-Mazin 公式: • Γ分布： n (d ) =
Γ (α + 1)β
1
n(d ) = Ad 2 e −bd
α +1
∞
（1.1.4） （1.1.5）
d 2 e −b / β
1
(3) 天气预报（定量降水预报）\ 中小尺度灾害性天气 / 均与云（云系）的发生、发展密切相关 (4) 人工影响天气，包括人工增雨、防雹、消云（雾） 、人工削弱台风……实质上是从改变云的 物理量入手。与云物理学相互促进、相互发展。 四、本课程目的、内容、特点 1、 目的 使同学们掌握云和降水物理过程，熟悉中小尺度动力学和数值模拟基础，了解云和降水物理 学近代研究进展和学科前沿问题。 2、 内容 ―― 暖云微物理特征、云滴的凝结增长过程、云滴和雨滴的碰并 增长过程 chp.2 冷云微物理过程 ―― 云中冰晶的形成及增长过程 chp.3 积云动力学 ―― 积云动力学方程组及模式的相关处理 chp.4 云和降水数值模拟基础 ―― 模式中的微物理过程及动力学过程 chp.5 积云降水物理 ―― 影响积云降水的诸多物理过程 chp.6 强风暴物理 ―― 冰雹云、风暴、微下击暴流 chp.7 层状云和雾的物理学 ―― 层状云和雾物理过程及模拟 chp.8 锋面云系和降水 ―― 锋面云系和降水特征、结构及数值模拟 ―― 云和降水化学特征、气液相化学过程及数值模拟 chp.9 云和降水化学(不讲) chp.10 酸雨和酸性物质的输送(不讲) ―― 分布、形成的物理、化学过程及数值模拟，酸性物质的 输送 注：chp.1-2 由肖辉研究员主讲； chp.3-5 由雷恒池研究员主讲； chp.6 由郭学良研究员主讲； chp. 7-8 由雷恒池研究员主讲。 3、 特点 (1) 云的宏、微观结合。 (2) 侧重物理过程（这在云物理研究、气候研究、中尺度暴雨研究、大气环境研究等方面都具 有重要的应用价值） ，一些观测事实、基本原理则概况地在各章节中结合着讲。 (3) 介绍云和降水的数值模拟技术方法及其应用的研究结果，尤其是 80 年代以来的研究成果 （IAP、国内外） 。 (4) 介绍提出问题和研究解决问题的科学方法。 chp.1 暖云微物理过程
大气科学基础课件第五章云物理学基础
• 看云识天气 天上钩钩云，地上雨淋淋。 天有城堡云，地上雷雨临。 天上扫帚云，三天雨降淋。 早晨棉絮云，午后必雨淋。 早晨东云长，有雨不过晌。 早晨云挡坝，三天有雨下。 早晨浮云走，午后晒死狗。 早雨一日晴，晚雨到天明。 今晚花花云，明天晒死人。 空中鱼鳞天，不雨也风颠。 天上豆荚云，不久雨将临。 天上铁砧云，很快大雨淋。
Hale Waihona Puke • 凝结核 Condensation Nuclei (CN) ✓CN are tiny particles suspended in the atmosphere；
✓CN stay aloft in the air for many days. They are so small that their weight is less than their air resistance.
✓ 浓积云是由淡积云发展或合并发展而成，如果清晨 有浓积云发展，显示出大气层结不稳定，会出现雷 阵雨天气。
一块发展旺盛的浓积云，顶部的对流泡体正向上凸起，
好似花椰菜的形状，云的底部较宽，云底部平整呈暗 黑色，上部有几块碎积云 。
图中前排是三块浓积云，云体垂直高度大于水平宽度， 云底较平整并有暗影；中间一块浓积云正在向上发展， 另外两块浓积云云顶向左倾斜；前排后边还有几个浓 积云正处于发展阶段，初看起来好似互相联接，高空 有几条密卷云。
Why does air rise ?
✓An air parcel will rise naturally if the air within the parcel is warmer than the surrounding air (like a hot air balloon).
✓As the earth is heated by the sun, bubbles of hot air form (called thermals) and rise upward from the warm surface.
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。
初三物理降水形成原理分析
初三物理降水形成原理分析对于初三学生来说，物理学科中的降水形成原理是一个重要的知识点。
了解降水形成原理，不仅可以帮助我们更好地理解天气变化，还可以为今后的学习打下坚实的基础。
本文将通过对降水形成原理的分析，来帮助初三学生更好地掌握这一知识点。
一、蒸发和凝结：降水形成的第一步是蒸发和凝结。
蒸发是指水分由液态转变为气态的过程，而凝结则是指水分由气态转变为液态的过程。
当水面上的水分受热后，其中的一部分会蒸发为水蒸气，上升到大气中。
而当水蒸气遇到冷空气时，由于温度较低，水蒸气会凝结成小水滴，形成云的基础。
二、云的形成：凝结后的水滴会聚集在一起，形成云。
云分为低云、中云和高云三种类型。
低云的云底高度一般在2公里以下，由较大的水滴和较低的温度所组成；中云的云底高度在2至6公里之间，由较小的水滴和较低的温度所组成；高云的云底高度在6公里以上，由极细小的水滴和非常低的温度所组成。
云的形成离不开水蒸气的凝结和空气的上升。
三、降水形成：当云中的水滴足够大时，就会形成降水。
降水包括雨、雪、冰雹等形式。
当云中的水滴之间的相互碰撞增大时，水滴会逐渐增大并下落至地面，形成雨滴。
如果在降水过程中的气温较低，水滴会在下落的过程中凝结成冰晶，形成雪花；如果气温非常低，还会形成冰雹。
四、影响降水的因素：除了上述的形成原理外，还有一些因素会影响降水的形成。
其中，气温是最关键的因素之一。
温度越高，水蒸气的含量越多，降水的可能性也就越大。
此外，湿度和气压也会对降水产生影响。
当湿度较高时，水蒸气的凝结速度更快，降水的形成也就更容易。
而当气压较低时，空气会上升，从而促进云的形成和降水的生成。
通过对初三物理降水形成原理的分析，我们可以得出以下结论：降水的形成包括蒸发和凝结、云的形成以及降水的形成。
而气温、湿度和气压是影响降水的主要因素。
通过深入理解降水形成原理，我们可以更好地理解天气变化的原因和规律，为今后的学习打下坚实的基础。
在学习物理的过程中，我们还应该进行实践操作，通过模拟实验和观测天气现象来加深对降水形成原理的理解。
《云降水物理学》双语教学方案的思考
摘 要： 本 文对《 云 降 水 物 理 学》 的双语教 学方案进行 了 思 考 ．该 方 案 主 要 包括 双语 教 学 体 系建 设 、双 语 教 学 团 队 建 设、 科 研 融入 双 语 教 学 、 双 语 教 学 网站 建 设 等 ， 其 中 重 点 阐述 了双 语 教 学 体 系 建 设 。 涉 及 教 材 的 选择 、 教 学大纲的制 定 、 课 件的制作及考核方式的改革。 关键词 ： 云 降 水 物 理 学 双语 教 学 教 学 方 案 教育 部２ ０ ０ １ 年 对 大 学 本 科 的 双 语 教 学 提 出 了 指 导 性 意 见． 即“ 本 科 教 学 要 创 造 条 件 在 公 共 课 和 专 业 课 巾使 用 英 语 进 行教学” 。 随 着 全球 化 进 程 的 不 断 深 入 ， 社 会 各 界 对 各 种 专 业 人才的要求不断提高 ． 除了专业知识外 ， 英 语 也 是 一 项 重 要 的 技能 。 因此 ， 双 语 教 学 作 为 一 个 新 生事 物 在我 国 多个 地 区 和城 市开始实施。 双 语 教 学 有 利 于 融 汇 巾西 方 教 学 理 念 之 所 长 ， 引 进 国 外 先 进 的 教 学 理 念 和教 学 方 法 ，同 时 有 利 于 促 进 学 生 专 业知识 、 外语 水 平 及能 力素 质 的全 面 发展 …。 云、 雾、 降水物理过 程是 大气水循环 的核心组 成部分 ， 是 地球大气的热量 、 水 分 和 动 量 平 衡 的 关 键 因素 ， 它 不 仅 影 响局 地 的 和 短 期 的 天 气 过 程 ，而 且 影 响大 气 环 流 和 全 球 气 候 的变 化。此外 ， 云 和 降水 还 会 影 响 大 气 污 染 、 大 气 雷 电和 电磁 辐 射
云和降水物理学
学科性质
按研究对象尺度的大小，云物理学可分为宏观云物 理学和微观云物理学二部分。
前者研究水平尺度10m~100km以至1000km，垂 直厚度10m~101km范围内云的形成、发展和消亡 的动力学过程；
后者研究云体的组成元素——云粒子（包括云滴和 冰晶）和降水粒子（雨、雪、冰雹等）所经历的形 成及其增长过程。其尺度仅为0.1 μm ~ 100 cm。
The man whom we must credit with developing the basis for our cloud classification system was Luke Howard (1772-1864), an English manufacturing chemist and pharmacist. Like many who observed and studied the workings of the atmosphere at that time, Howard was an amateur meteorologist. Despite that fact he produced several landmark works including On the Modification of Clouds, The Climate of London, and Seven Lectures on Meteorology, the first textbook on weather.
四、发展简史－云分类
Lamarck(1744-1829), 云的形成并非是随机的，对 云进行了简单的分类（1802）；但未受到重视。
Lamarck(1744-1829)
Lamarck's scientific theories were largely ignored or attacked during his lifetime; Lamarck never won the acceptance and esteem of his colleagues Buffon and Cuvier, and he died in poverty and obscurity. Today, the name of Lamarck is associated merely with a discredited theory of heredity, the "inheritance of acquired traits." However, Charles Darwin, Lyell, Haeckel, and other early evolutionists acknowledged him as a great zoologist and as a forerunner of evolution. Charles Darwin wrote in 1861: Lamarck was the first man whose conclusions on the subject excited much attention. This justly celebrated naturalist first published his views in 1801. . . he first did the eminent service of arousing attention to the probability of all changes in the organic, as well as in the inorganic world, being the result of law, and not of miraculous interposition.
702《云降水物理基础》考试大纲
南京信息工程大学2005年研究生招生入学考试《云降水物理基础》考试大纲科目代码：702科目名称：云降水物理基础参考书目：《微观云物理学》王鹏飞、李子华，气象出版社，1989。
《云物理简明教程》Rogers, R. R., and M. K. Yau, 周文贤、章澄昌译，气象出版社，1983。
第一部分课程目标与基本要求一、课程目标云降水物理基础是研究云和降水演变规律的科学。
本课程的重点是：云降水质粒形成的微物理过程的基本理论，从核化开始，通过凝结增长、碰并增长直至形成降水，包括雨、雪、冰雹的形成原理，以及云和降水的结构特征和人工影响天气的基本原理。
二、基本要求要求学生系统地了解云、降水的宏观结构特征，较为具体地掌握云、降水质粒形成的微物理过程，了解人工影响天气的原理及方法，了解云降水研究工作的基本思路和解决途径。
第二部分课程内容与考核目标第一章、云雾形成微物理基础1、掌握水汽达到饱和的条件2、了解大气中主要降温过程3、掌握克拉珀龙—克劳修斯方程．4、掌握凝结高度的概念第二章云的宏观特征1、掌握积状云的宏观特征2、掌握积状云的发展阶段及其结构3、掌握超级单体的结构4、掌握层状云的宏观特征第三章云的微物理特征1、掌握云滴谱表示法及其特征量计算2、积状云与层状云的微物理特征差异。
3、掌握云的温度、相态分类4、掌握大气气溶胶的概念、分类与尺度分布5、了解大气气溶胶的主要形成与移出过程第四章云雾滴形成与扩散增长过程1、掌握核化、同质核化和异质核化的概念2、理解大气中的实际核过过程3、掌握柯拉方程并利用它讨论可溶性核上的异质凝结核化过程4、掌握并计算云雾滴的凝结增长率5、了解云滴群的凝结增长特点6、了解冰雪晶的凝华增长7、掌握蒸凝过程与冰晶效应第五章降水的形成过程1、掌握微滴下落末速度2、掌握云滴的连续碰并增长3、理解大气中主要冰质粒参与的降水粒子形成过程4、掌握雨滴和冰晶的繁生过程5、掌握雨滴谱分布及特征参数6、掌握冰雹的微物理特征及其形成过程第六章人工影响天气基础1、掌握人工冷云、暖云增雨的原理及方法2、掌握人工消雾的原理3、掌握人工防雹的原理4、理解人工增雨的效果检验及统计检验的一些基本概念第三部分有关说明与实施要求1、考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述：较低要求——了解；一般要求——理解；较高要求——掌握。
大气科学概论课件--云、雾和降水物理学基础
云、雾和降水物理学基础
大气中的云、雾、降水是最引人注 目的可观测到的天气现象。
云、雾、降水的成因：
潮湿空气在上升过程中膨胀冷却，使空气 中的水汽达到饱和及过饱和时，在凝结核上 凝结成水滴（温度高于零度），或由冰核作用 经冻结和凝华成冰晶(温度低于零度）而形成的 云、雾、降水。
◇大量的水滴或冰晶悬浮在空中组成的
气溶胶体称为云；
◇大量的水滴或冰晶紧贴着地面的
气溶胶体为雾；
◇云中的云滴增长到足够大时，就会从
空中降落产生降水。
云、雾、降水物理学《云物理学》是 以大气热力学和大气动力学为基础，研究 云、雾、降水的形成过程，发展规律以及如 何影响控制它们的一门学科。
云和降水与天气、气候密切相关。大部分灾害天气，如 暴雨、雷暴、冰雹、台风、龙卷风和雾障等，均与云雨过程有关。
云和降水也是地-气系统的动量、热量、水分输送和平衡的 关键因素。
另一方面，云和降水本身又是航空运输的重大障碍，它对 飞机的起飞，分类
自然界的云千姿百态，瞬间万变，这给云的 观测带来的困难。p122（云分类法及国际分类法）
我国气象观测把云的观测调整为：
1、形态学分类：三族十属二十九类
低云族H<2500m,中云族2500m<H<5000m,高云族 H>5000m
2、物理成因：积状云、层状云、波状云 3、相态：水云、冰云、混合云 4、温度：暖云、冷云
二、云的形成条件和宏观过程
1、云的形成条件
因为云雾滴是由空气中的水汽达到饱和（并超 过饱和）时生成的。
云降水物理
卷积云的主要特征
• 由白色鳞片状的小云块组成的； • 云块常成群地出现在天空，看起来很象微风 拂过水面所引起的小波纹； • 卷积云常由卷云和卷层云蜕变而成，所以出 现卷积云时，常伴有卷云或卷层云。
卷积云
卷积云
• 1、积状云 • 2、层状云 • 3、卷云 • 4、雾
1、积状云
• 积状云是大气对流运动的产物，故又称对流云。包括淡积 云、浓积云和积雨云，它们是孤立、分散而又垂直发展的 云块。发展旺盛的积状云常伴随雷暴、暴雨、冰雹、龙卷 等灾害性天气。
1.高层云（As） 2.高积云（Ac）
高层云 •简写符号： As •填图符号：
高层云的主要特征
• 浅灰色的云幕； • 水平范围很广，常布满全天。
高层云分为： 透光高层云 蔽光高层云
透光高层云
蔽光高层云
高积云 •简写符号： Ac •填图符号：
高积云的主要特征
•由白色或灰白色的薄云片或扁平的云块 组成的； •云块或云片有时是孤立分散的，有时又 聚合成层。成层的高积云中，云块常沿 一个或两个方向有秩序地排列着。
平流 暖湿空气流经冷 暖区雾、海上及陆上平流雾及Sc等 冷却 地面
辐射 夜间辐射冷却 冷却
地面、逆温层顶、尘埃或云层顶部 形成的辐射雾及层状云
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湿空气达到饱和的主要途径 – 降温机制
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湿空气达到饱和的主要途径 – 降温机制
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辐射降温
湿空气达到饱和的主要途径 –
降温机制
•平流降温
平流雾
Here, warm air from the land is cooled when it passes over colder water (in
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云雾形成的宏微观条件
云和降水物理学
云和降水物理学
云和降水物理学是研究云的形成、演变以及降水过程的一门科学。
它不仅是气象学的重要组成部分，还涉及大气物理、地球科学以及水文学等多个领域。
通过对云和降水的研究，我们可以更深入地理解大气中的水分循环、气候变化以及天气模式。
云是由大气中的水蒸气在冷却过程中凝结而成的小水滴或冰晶的集合体。
它们的形成与大气的温度、湿度、压力以及气溶胶含量等因素密切相关。
根据云的高度、形态和组成，我们可以将其分为多种类型，如积云、层云和卷云等。
不同类型的云代表着不同的天气条件，对于天气预报和气候研究具有重要意义。
降水是云中的水滴或冰晶增长到足够大时，由于重力作用而从云中降落到地面的过程。
降水的形式多种多样，包括雨、雪、冰雹等。
降水的强度和分布受到云的微物理过程、大气动力学以及地形等多种因素的影响。
研究这些影响因素，有助于提高降水预报的准确性和精度。
云和降水物理学通过观测、实验和数值模拟等手段，探究云和降水的微观结构和宏观过程。
例如，利用雷达和卫星遥感技术，我们可以观测到云的三维结构和降水系统的演变；通过实验室模拟，我们可以研究云滴和冰晶的生长机制以及降水粒子的形成和分布；而数值模拟则可以再现云和降水的发展过程，帮助我们理解其中的物理机制和规律。
总之，云和降水物理学是一门综合性很强的学科，它不仅关注云和降水的本身特性，还致力于揭示它们与大气环境、气候变化以及人类活动之间的复杂关系。
随着科技的进步和研究的深入，我们对云和降水的认识将越来越深入，为天气预报、气候预测以及水资源管理等领域提供更有力的支持。
云降水物理学
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发展简史 16世纪：Galilei发明
温度表，定量测量气象 现象。
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发展简史
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发展简史
1802年Lamerck; 1803年 Howard; 1887年 Hildebrandson; Abercromby对云分类
该矛盾的存在，才有云雾的发生发展(大多情况)， 以及降水的发生和减弱。该矛盾贯穿在整个自然界 气流与空中水分相变的相互制约过程中。
当然，在云雾发展的某一局部阶段，其它矛盾可能 暂时转化为主要矛盾。但总的来说，其它矛盾不占 经常的、主要的地位。因此，各种云雾现象中只有 与主要矛盾相联系的现象才是更重要的。
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绪论 – 学科地位
大气科学：大气物理、大气化学、大气生物学
大气物理学：大气热力学、大气动力学、云雾 降水物理学、大气辐射学、大气声光电学、高 层大气物理学等
研究云雾降水物理必须具有大气物理学中其它分支 的知识
研究云雾降水物理必须重视云雾的地理背景、环流 背景、天气背景，应具备天气学、气候学知识
对客观自然云雾或人工影响后的云雾获得感性认 识的方法。
例如：
组织中小尺度观测网； 进行云内外温、湿、压及气流分布探测，云体发展及
挟卷情况探测、雷过回波及卫星云图； 云内微物理结构及其有关参量和特征（如滴谱、含水
量等）观测、降水观测等
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绪论 – 方法体系 2、理化实验（隔离因子）
从云雾过程的整体中隔离出一些因子，在实验室分 析较为单纯的一些物理关系。
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绪论 研究对象
微尺度：云雨滴的形成、增大和消散规律 结构尺度：云雨中的特征结构 中小尺度：有独立意义的中小规模的云雨单元及天
《2024年近年来云降水物理和人工影响天气研究进展》范文
《近年来云降水物理和人工影响天气研究进展》篇一一、引言云降水物理和人工影响天气研究是气象学领域中重要的研究方向之一。
随着全球气候变化和人类活动对自然环境的影响日益加剧，云和降水过程的研究显得尤为重要。
近年来，随着科学技术的不断进步，云降水物理和人工影响天气研究取得了显著的进展。
本文将就近年来该领域的研究进展进行综述。
二、云降水物理研究进展1. 云的形成与演化云的形成与演化是云降水物理研究的基础。
近年来，学者们通过高分辨率卫星遥感、雷达观测和数值模拟等方法，对云的形成、发展、消散等过程进行了深入研究。
这些研究有助于我们更准确地了解云的结构、性质和演变规律，为人工影响天气提供了重要的理论依据。
2. 降水机制与过程降水是云的重要表现之一，其机制与过程也是云降水物理研究的重点。
研究表明，降水的形成与云中水汽的凝结、凝结水的聚集和降水粒子的形成等过程密切相关。
近年来，学者们通过实验和模拟等方法，深入探讨了降水的微观机制和宏观过程，为人工影响降水提供了重要的科学依据。
三、人工影响天气研究进展1. 人工增雨技术人工增雨是一种常见的人工影响天气技术，其原理是通过向云中播撒催化剂（如碘化银等），促进云中水汽的凝结和降水的形成。
近年来，随着技术的发展，人工增雨技术得到了广泛应用和推广。
通过合理选择催化剂种类、播撒时机和播撒量等参数，可以有效地增加降水量，缓解旱情和改善生态环境。
2. 人工消雾技术雾是一种常见的天气现象，对交通、航空等产业造成了一定的影响。
近年来，人工消雾技术得到了广泛关注和研究。
该技术主要通过播撒催化剂或利用其他物理手段，使雾气中的水汽凝结成大水滴并快速沉降，从而达到消雾的目的。
该技术在航空气象、水上交通等领域具有重要的应用价值。
四、研究方法与技术手段在云降水物理和人工影响天气研究中，科学的研究方法和先进的技术手段发挥着至关重要的作用。
近年来，随着卫星遥感、雷达观测、数值模拟等技术的发展，我们能够更加精确地观测和分析云的形成、演变及降水过程。
云雾降水物理学讲义
第十二章云降水数值模拟简介1.概述大多数云都是伴随着上升空气的膨胀冷却作用而形成的。
只有雾是个例外，其中有些雾是通过近地面空气的辐射冷却形成的，或者是由不同温度的气团混合而产生。
在层状云情况下，上升运动受大尺度运动的控制，如沿倾斜的锋面上升，或在一气旋尺度的辐合场中缓慢上升。
在积状云中，上升运动归结为层结不稳定空气中的对流运动。
大尺度运动可以通过动力气象学中的方程组来了解，但对对流运动，了解得尚不很清楚，因为在对流运动中，小尺度湍流作用很重要。
当有云生成时，要从数学上来描述此时的空气运动就更为困难了，因为这时伴随着相变释放潜热，而且凝结生成物对空气还产生阻曳作用。
尽管如此，有关云的理论模式，特别是对流云模式，现已有了发展，可以考虑云的动力学和微物理学之间的相互制约关系，可以在某些方面模拟出近乎自然云的特征。
作为近代气象学研究的一个重要领域，云的数值模式正在稳步地不断改善和发展。
在云的模式中必须考虑三种过程：即动力学过程、热力学过程和云物理学过程。
对这些过程中的绝大多数我们都有一定了解，因此问题在于要将它们组成一组能描述这些过程且可以求解的微分方程。
但由此建立的方程组目前只能求得其数值解，这是云的理论模式化的困难之一。
为此，在方程组解的确定性具体采用的数值近似方法等方面必须做大量的工作。
另一个主要的困难是对云内外空气混合的动力学过程了解得很不够。
虽然在有些模式中已经考虑了混合效应，但通常还是采用经验的甚至是任意的取近似的方法。
一般都是针对单个的孤立积云进行模拟研究。
这样云体可以处理成与其周围环境无关，尽管实际上它们之间总是互相有影响的。
即使作了这样的近似，需要考虑的空间体积(即计算的范围)仍达到甚至超过5×1010米3的量级，而且还希望研究云体在几十分钟时间内的发展。
通过数值处理，在空间和时间的网格点上确定需要计算的量(即温度、空气速度、云中含水量)。
数值模拟所要求的计算时间随着网格点数的增加而迅速加长，为了确保计算时间适当缩短，必须采用相对少一些的网格点或采取其它简化手续，这样处理后必然带来一些不可靠性。
《云、降水物理基础》
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《云、降水物理基础》
学习体会主题
云、降水
学习体会
内容
（字数不得少于500字）
小时候，总是着迷于天空上变幻莫测的云朵，赞叹她的美丽，赞叹她的神奇，也寄载着儿时的一些梦想。
除了水汽之外，另外一个重要的条件是凝结核的存在。凝结核使云滴、云滴的凝结效应大大提高。不同的云有不同的降水机制。在暖云中，云滴间的碰并是主要的机制；而对于冷云，主要是由冰晶效应来主导。
研究云、降水物理基础，促进了人工影响天气的发展。
点评
随着自己的成长，慢慢的丢掉了自己的那一份最纯真的思想。学习和工作占据了自己生活的核心。在学习这节课时，又回想了过往的种种，其实除了知识以外，最重要的还要有想象，有梦想。
云以其千变万化、多姿多彩，诠释着大自然的神奇，丰富了人们的内心和精神。
空气主要由氮气和氧气组成，其中还有水汽以及其他一些微量气体。正是水汽的存在，因为水汽的相变，其凝结便成云、致雨，其凝华便成霜、致雪。
探究云、降水物理基础，是探究一个很奇妙的世界，是一件很有意思和实践意义的事情。自然界的水分在不断的循环，地表的水分被蒸发从而进入空气，在空气的对流、波动、扰动等动力因素的作用下，达到饱和，从而形成多姿多彩的云；当云滴不断增长，足以克服空气的阻力和上升气流的顶托，且在降落时不被蒸发掉便形成降水。降水的形成过程主要有天气系统的发展、热对流以及地形降水。
第一章云、降水动力学和微物理学基础
江淮气旋：全年皆可形成，以春季初夏较多，发 生在长江中下游、淮河流域和湘赣地区。类型： 准静止锋上的波动和倒槽锋生。主要形成原因： 加热作用。大气斜压性是气旋发展加深的重要条 件，江淮气旋是造成江淮暴雨的重要天气系统， 降水区主要出现在700百帕槽线或切变线与地面 锋线之间。春、夏之交和夏季在锋面附近可出现 雷暴、大风和暴雨天气。
4、多单体风暴
由许多处于不同发展阶段的雷暴单体组成，但 有一个统一的垂直环流的风暴。多单体风暴中，对 流单体横向排成一行。它们依次经历发展、成熟、 消散各阶段，不断地在雷暴复合体中的右侧发生， 在左侧消亡看起来风暴就象一个整体在运动。虽然 每个单体的生命期不长，但通过单体的连续更替过 程可使整体的生命期很长。
“回波墙”：长大后的降水粒子进入稍后方的直立强回波区， 即为“回波墙”，由大雨滴和冰雹组成。
“穹隆”：是弱回波区，上升速度很大的区域，其中的云和 降水粒子来不及长大而被吹出该区。
上升气流特征：在云底附近为2～6m/s，向上逐渐增大， 在云的中、上部达20～30m/s，（最大层观测到 63m/s），在云顶逐渐减至零。
上升绝热膨胀冷却： • 热力性： • 对流抬升:积状云
湿空气达到饱和的主要途径 -绝热降温
上升绝热膨胀冷却： • 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：波状云
空气上升膨胀冷却可分为两类：热力性和动力性。
热力性：主要表现为对流。地面受热不均匀，气层上部冷 却或下部增温等过程，形成对流云，多为积状云； 动力性：主要指稳定气层受强迫抬升，如：空气沿锋面、 高压楔、山坡抬升以及辐合上升，多为层状云。
下沉气流范围不断扩大，切断 上升的暖湿空气，降水停止高空 残存的云蜕变或蒸发消失。持续 时间约30min。
云降水物理学教学设计
云降水物理学教学设计课程目标本学习内容的主要目标是深入了解云降水的物理学原理，包括云微物理学和气象雷达探测等内容。
本课程通过理论讲解、案例分析、现场实验等方式让学生全面掌握云降水物理学的相关知识，为未来从事大气科学研究和气象预报工作打下坚实基础。
课程大纲第一章：云微物理学基础•云的分类及其形成条件•云和雾的特征•云和雾的物理结构•冰晶和水滴的形成机理•冰晶演化的过程及特点•水滴演化的过程及特点第二章：云降水的形成机理•云的形变和降水机制•云微物理过程对降水的影响•降水的种类及其形成条件•降水和云物理过程之间的相互作用第三章：气象雷达探测原理•雷达探测基础•气象雷达的构造和工作原理•雷达反射率和回波的解释•雷达回波的特征及其应用第四章：云降水物理学实验•烟云和假云制造实验•雾霾模拟实验•雨滴轨迹和大小演示实验•气象雷达解译实验教学方法线上教学线上教学内容主要是通过图文结合的方式，让学生了解云降水物理学的基本概念和相关知识。
线上教学采用微课程和在线PPT等形式，以便学生能够根据自己的时间和进度灵活安排学习。
线下教学线下教学主要是为了帮助学生更好地理解和掌握云降水物理学的知识，具体包括以下几个环节：课堂讲解通过老师的讲解和实例分析，帮助学生全面了解云降水物理学的基本概念和原理，实现理论和实践相结合。
现场实验通过组织一系列的现场实验，帮助学生掌握实验方法和技能，培养学生的动手实践能力和科学精神。
论文分析通过分析相关论文和文献，帮助学生了解当前云降水领域的研究进展和趋势，了解学科发展的前沿和未来。
教学评估教学评估主要是通过老师所组织的考试来全面评价学生的学习效果，同时也会结合学生的课堂表现、实验报告和作业等因素来综合评估学生的学习成果。
总结云降水物理学是大气科学领域的一个重要分支，理解其原理对于未来从事气象预报和大气环境研究的人员来说是非常必要的。
本课程旨在通过线上线下教学相结合的方式，帮助学生全面、深入地理解云降水物理学的基本原理和应用。
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空气主要由氮气和氧气组成，其中还有水汽以及其他一些微量气体。正是水汽的存在，因为水汽的相变，其凝结便成云、致雨，其凝华便成霜、致雪。
探究云、降水物理基础，是探究一个很奇妙的世界，是一件很有意思和实践意义的事情。自然界的水分在不断的循环，地表的水分被蒸发从而进入空气，在空气的对流、波动、扰动等动力因素的作用下，达到饱和，从而形成多姿多彩的云；当云滴不断增长，足以克服空气的阻力和上升气流的顶托，且在降落时不被蒸发掉便形成降水。降水的形成过程主要有天气系统的发展、热对流以及地形降水。
除了水汽之外，另外一个重要的条件是凝结核的存在。凝结核使云滴、云滴的凝结效应大大提高。不同的云有不同的降水机制。在暖云中，云滴间的碰并是主要的机制；而对于冷云，主要是由冰晶效应来主导。
研究云、降水物理基础，促进了人工影响天气的发展。
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云、水
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（字数不得少于500字）
小时候，总是着迷于天空上变幻莫测的云朵，赞叹她的美丽，赞叹她的神奇，也寄载着儿时的一些梦想。
随着自己的成长，慢慢的丢掉了自己的那一份最纯真的思想。学习和工作占据了自己生活的核心。在学习这节课时，又回想了过往的种种，其实除了知识以外，最重要的还要有想象，有梦想。