气象学_第四章__大气中的水分

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1、第四章水汽凝结物与降水第一节蒸发和凝结1一水相变化㈠水相变化的物理过程（用分子运动论来解释水相变化）1.水分子从液态水中跑出2.水汽分子的落回3.动态平衡△请思考：单位时间内跑出水面的分子数与什么因素有怎样的关系？单位时间内落回水面上的水汽分子数呢？㈡水相变化的判断假设：N为单位时间内跑出水面的分子数n为单位时间内落回水面上的水汽分子数2则有：N＞n蒸发（未饱和）N＝n动态平衡（饱和）N＜n凝结（过饱和）P=ρRT针对水汽来讲应写成e=ρRTe=ρRTn∝en∝ρ当n不断增大直至与N相等时，此时的实际水汽压e即为该温度下的饱和水汽压E。因此：N∝E所以：E＞e蒸发（

2、未饱和）E＝e动态平衡（饱和）E＜e凝结（过饱和）3同样的道理：如果Es为某温度下冰面上的饱和水汽压，则有：Es＞e升华Es＝e动态平衡Es＜e凝华㈢水相变化中的潜热蒸发潜热＝凝结潜热＝597－0.57t卡／克（一般取为597卡／克）升华潜热＝凝华潜热＝677卡／克4二饱和水汽压要了解蒸发面究竟处于什么状态，需将e与E进行比较。e是实际水汽压；E是饱和水汽压，它的大小则与温度、蒸发面性质、蒸发面形状有密切的关系。㈠饱和水汽压与温度的关系温度升高→水分子动能增加→水分子更容易跑出水面→单位时间内有更多的水分子跑出水面→最终又达成新的平衡（产生了新的饱和水汽压）→此时,

3、单位时间内有更多的水汽分子跑回水面大气中的水汽密度更大→饱和水汽压更大所以：温度升高→饱和水汽压更大另：水分子更容易跑出水面→饱和水汽压更大5克拉柏龙方程：你能利用此图说明“暴雨往往出现在暖季”吗？饱和水汽压与温度的关系图6㈡饱和水汽压与蒸发面性质的关系1.冰面和过冷却水面的饱和水汽压E过冷却水E冰2.溶液面和纯水面的饱和水汽压E溶液E纯水㈢饱和水汽压与蒸发面形状的关系不同形状蒸发面上水分子受到的吸引力E凸E平E凹7三影响蒸发的因素㈠水源㈡热源㈢饱和差（E－e）㈣风速和湍流强度8四湿度随着时间的变化㈠水汽压1.日变化①双峰型：出现的区域：大陆上湍流混合较强的夏季特点

4、：两低清晨：T最小午后：湍流最强两高9－10：蒸发增强＞湍流增强②单峰型：21－22：蒸发减弱＜湍流减弱出现的区域：海洋上；沿海；陆地上秋冬季节特点：一高一低与温度一致2.年变化：与温度的年变化一致9㈡相对湿度（Whatisit？）1.日变化：与温度的日变化相反2.年变化：一般冬季最大，夏季最小▲部分季风盛行区：夏季＞冬季因为夏季风来自海洋；冬季风来自内陆10五空气中水汽凝结的条件㈠凝结核：一般来讲，半径越大、吸湿性越好的核周围越易产生凝结。㈡空气中水汽达到饱和或过饱和（e≥E）1.暖水面蒸发通常情况下，水面蒸发可增大空气湿度，但一般不易形成凝结。因为，越接近饱和蒸

5、发就减慢趋近于停止了。此时，需要冷空气流至暖水面，e＞Ｅ　　凝结。例如：秋冬早晨水面的蒸发雾。112.空气的冷却①绝热冷却：E减小例如：云的形成②辐射冷却：晴朗无风的夜晚，近地面空气冷却降温，形成辐射雾。③平流冷却：暖空气流经冷的下垫面，形成平流雾。④混合冷却：温差较大且接近饱和的两团空气水平混合，会产生凝结。混合后的平均水汽压比混合气团平均温度下的饱和水汽压大。12第二节地表面和大气中的凝结现象13一地面的水汽凝结物㈠露和霜1.露点温度地面辐射冷却使得气温也随之下降，当空气中水汽压等于饱和水汽压时，水汽开始出现凝结现象，此时的温度即为露点温度，简称露点。2.概念：

6、露：当露点＞0℃时，水汽凝结成小的水滴，附着在地面或地物上称为露。霜：当露点＜0℃时，水汽直接凝华成白色的冰晶，称为霜。冻露：露形成后，温度下降到0℃以下，露冻结成冰珠，称为冻露。（一般也称为霜）143.有利的气象条件：晴朗微风（1－3m／s）的夜晚晴朗：有利于辐射降温微风：使得辐射冷却在较厚的气层中进行。使得贴地空气得到更换，从而保证有足够的水汽供应凝结。4.霜冻：在农作物生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的低温。5.无霜期：人们把入春后最后出现的一次霜，叫做"终霜"，入秋后出现的第一次霜，叫做"初霜"。所谓"无霜期"，就是指"终霜

7、"之后，"初霜"之间，这一段没有霜出现的时期。15㈡雾凇和雨淞1.雾凇①概念：形成于树枝上、电线上或其它地物迎风面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。②晶状雾凇▲形成：往往在有雾、微风或静稳以及温度低于－15℃时出现。是由过冷却雾滴不断蒸发变成水汽再凝华在物体表面上形成。▲特征：晶体与霜相似，结构松散，稍有震动就会脱落。16③粒状雾凇▲形成：往往在风速较大，气温在－2－－7℃时出现，由过冷却的雾滴被风吹过，碰到冷的物体表面迅速冻结而成。▲特征：由于冻结速度很快，雾滴保持原来的形状，所以成粒状。结构紧密，能使电线、树枝折断，对交通运输、通讯、输电线路等有一定影响。17“