第四章 水汽凝结物与降水,本章内容,空气湿度,蒸发和蒸散,凝结和凝结物,降水,何栋材 2015.4,第一节 空气湿度,空气湿度：空气中水汽含量的多少或潮湿程度 湿度参量：表征空气中水汽含量的多少和潮湿程 度的物理量一、空气湿度参量,水汽压（e）,反映空气中水汽含量的多少 水汽含量 水汽压e,定义：空气中水汽的分压强单位：百帕 (hPa) 1百帕(hPa) = 100帕斯卡(Pa),饱和水汽压（E）,反映空气的最大水汽容纳能力 饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）,定义：饱和湿空气中水汽的分压强影响因子：,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,相对湿度（f）,定义：,空气的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比值反映空气的潮湿程度,温度不变，E不变：水汽含量 e r 水汽含量不变，e不变：温度 E r,露点温度（ Td ）,定义：,对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度反映空气中水汽含量的多少，水汽含量 露点温度Td,饱和差（ d ）,定义：,同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。
d = E - e,反映空气的潮湿程度影响因子：,温度不变，E不变：水汽含量 e d 水汽含量不变，e不变：温度 E d,水汽含量、温度,比湿（q）、混合比（S）、绝对湿度（a）,比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值比湿和混合比具有保守性,绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量二、空气湿度的时间变化,水汽压的时间变化,日变化,单波型（海洋型） 海洋、沿海地区、冬季大陆,影响因子：蒸发强度,双波型（大陆型） 夏季内陆、沙漠地区,影响因子：蒸发强度 乱流强度,年变化,影响因子：蒸发强度,相对湿度的时间变化,绝大多数地区：与气温的日变化反相,T 地面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快 因此 T r 同理 T r,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,海陆风（水陆风） 昼： 吹海风，潮湿 夜： 吹陆风，干燥,日变化,年变化,大多数地区：与气温的年变化反相,T 地面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快 因此 T r 同理 T r,季风气候区：与气温的年变化同相,夏季： 夏季风，来自海洋，潮湿 冬季： 冬季风，来自内陆，干燥,第二节 蒸发和蒸散,一、水面蒸发,蒸发速率,定义：单位时间从单位面积上蒸发掉的水的质量。
单位：g／cm2·日,日蒸发量,定义：一天中蒸发掉的水层的厚度单位：mm／日; 1g／cm2·日＝1mm／日,道尔顿蒸发公式,d＞0 时，W＞0，蒸发过程 d＝0 时，W＝0，动态平衡 d＜0 时，W＜0，凝结过程,影响水面蒸发速率的因子,温度：T E d W,湿度：e d W,气压：P W,风：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,二、土壤蒸发,土壤蒸发定义,土壤水分汽化并向大气扩散的过程土壤蒸发的两种过程,第一种：蒸发直接发生在土壤表面第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土 壤的孔隙达表层溢出土表影响因子,土壤因子、气象因子,第三节 凝结和凝结物,一、凝结条件,凝结发生的条件,空气达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在空气的饱和或过饱和,实现方式：,增大水汽含量： e e＞E 降低温度： T T＜Td,大气中常见的降温过程：,③ 混合冷却 ④ 绝热冷却,① 辐射冷却 ② 接触冷却,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二、凝结物,地面凝结物,露、霜、雾凇、雨凇,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雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层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的分类：,自由大气中的凝结物,水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云定义：,分类：,发生学分类,形态学分类（国际分类法）,云底高度和外形特征,中国《地面气象观测规范》,云族、云属、云类、云目、衍生云、转化云,淡积云,碎积云,浓积云,秃积雨云,鬃积雨云,透光层积云,蔽光层积云,积云性层积云,堡状层积云,荚状层积云,层云,碎层云,雨层云,碎雨云,透光高层云,蔽光高层云,透光高积云,蔽光高积云,荚状高积云,积云性高积云,絮状高积云,堡状高积云,毛卷云,密卷云,伪卷云,钩卷云,毛卷层云,匀(薄幕)卷层云,卷积云,第四节 凝结和凝结物,一、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降水量和降水强度,降水量：从大气降落到地面的未经蒸发、渗透、流失而 在水平面上积聚的水层厚度。
单位：毫米,日降水量、旬降水总量、月降水总量、年降水总量,降水强度：单位时间内的降水量单位：mm／10分钟、mm／小时、mm／日,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,降水绝对变率（降水距平）＝ Ri－R0,二、降水的种类,降水分类：,降水强度（mm／24h）,三、降水的形成,充分的水汽供应和空气的绝热上升运动水汽的扩散转移过程：,冷暖云滴之间：,大小云滴之间：,过冷却水滴与冰晶之间： （冰晶效应）,三、 干燥度,定义,一个地区某时期的水面可能蒸发量与同期的降水量的比值干燥系数,W0 水面可能蒸发量，R 降水量,干湿区的划分指标,。