《大气的水分》PPT课件

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1、5.1水循环5.2水相变化与饱和水汽压5.3蒸发5.4水分方程和可降水量（参考）5.5凝结5.6降水思考题第5章大气中的水分气象学与气候学第5章大气中的水分5.1水循环5.1.1水循环概念地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。太阳辐射与重力为基本动力；广及整个水圈、大气圈、岩石圈及生物圈；全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统；广义水文循环包括其中物质的循环。服从质量守衡定律第5章大气中的水分5.1水循环5.1.2水

2、循环类型大循环：全球海洋与陆地之间的水分交换过程，又称外循环；小循环：海洋与大气或陆地与大气间水分交换过程，又称内部循环，前者为海洋小循环，后者为陆地小循环；陆地小循环又分为大陆外流区小循环和内流区小循环。海洋陆地外流区内流区大气海陆大循环海洋小循环外流区小循环内流区小循环第5章大气中的水分水相变化的判据水、水汽两相系统：E＞e蒸发（未饱和）E=e动态平衡（饱和）E＜e凝结（过饱和）冰、水汽两相系统：Es＞e升华Es=e动态平衡Es＜e凝华第5章大气中的水分5.2水相变化与饱和水汽压5.2.2水相变化升华线融解线蒸发线水相变

3、化中的潜热融解潜热（Latentheatoffusion）Lf：Lf=3.34×105J/kg蒸发(凝结)潜热（Latentheatofvaporization）Lv:Lv=（2500-2.4t）×103（J/kg）升华（凝华）潜热（Latentheatofsublimation）Ls:Ls=（2.5×106+3.34×105）J/kg=2.8×106J/kg第5章大气中的水分5.2水相变化与饱和水汽压5.1.1水相变化（一）饱和水汽压与温度的关系对于一定蒸发面（水面或冰面）E是温度的唯一函数，随温度按指数变化。当t=0ºC

4、时，E0=6.11hPa；当t<0ºC时，冰面饱和水汽压Ei小于过冷却水面饱和水汽压Ew。“冰晶效应”——在冰水混合云中，当EiE凝结E0冰晶效应区域第5章大气中的水分5.2水相变化与饱和水汽压5.2.2饱和水汽压（二）饱和水汽压与蒸发面性质的关系溶液中溶质分子间的作用力大于纯水内分子间的作用力，使水分子脱离溶液面比脱离纯水面困难。因此，同一温度下，溶液面的饱和水汽压比纯水面要小，且溶液浓度愈高，饱和水汽压愈小。意义：这种作用对云或雾最初

5、胚滴的形成相当重要。可溶性凝结核上凝结形成溶液，减小了液面的饱和水汽压，有利于凝结发生。但是，随着液滴的增大，浓度逐渐减小，这种影响很快消失。第5章大气中的水分5.2水相变化与饱和水汽压5.2.2饱和水汽压（三）饱和水汽压与蒸发面形状的关系温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。而且凸面的曲率愈大，饱和水汽压愈大；凹面的曲率愈大，饱和水汽压愈小。但当半径超过10-4cm时，曲率的影响很小了。第5章大气中的水分5.2水相变化与饱和水汽压5.2.2饱和水汽压（一）水源水源是蒸发的必要条件。没有水源就不可能有蒸发，因

6、此开旷水域、雪面、冰面或潮湿土壤、植被是蒸发产生的基本条件。在沙漠中，几乎没有蒸发。下垫面蒸发到大气中的水汽，80%来自南北纬60°之间的海洋，而其中大部分又来自热带和亚热带的海面，因为那里有大量的太阳净辐射。（二）能源蒸发必须消耗热量，在蒸发过程中如果没有热量供给，蒸发面就会逐渐冷却，从而使蒸发面上的水汽压降低，于是蒸发减缓或逐渐停止。因此蒸发速度在很大程度上决定于热量的供给。蒸发能源主要来自太阳净辐射，约46%的用于下垫面（海洋）的蒸发。5.3蒸发和凝结5.3.1蒸发影响因素第5章大气中的水分（三）饱和差蒸发速度与饱和差

7、成正比。饱和差愈大，蒸发速度也愈快。（四）风大气中的水汽垂直输送和水平扩散能加快蒸发速度。无风时，蒸发面上的水汽单靠分子扩散，水汽压减小得慢，饱和差小，因而蒸发缓慢。有风时，湍流扩散加强，蒸发面上的水汽随风和湍流迅速散布到广大的空间，蒸发面上水汽压减小，饱和差增大，蒸发加快。5.3蒸发和凝结5.3.1蒸发影响因素第5章大气中的水分第5章大气中的水分5.3蒸发和凝结5.3.3蒸发量的确定（1）水量平衡法原理：水量平衡，适用于区域内具有较长期的降雨和径流资料基本公式：EA=PA-R±△S式中，A为区域面积，E、P、R及△S依次为

8、研究时段内该区域的蒸散发量、降水量、地表地下径流量、区域蓄水量增量。特点：精度差、较短时段内的△W难估算（2）涡度相关法：超声风速仪、脉动温度仪、红外湿度仪，观测数据w’、T’及q’，水汽垂直通量（即蒸发比）为：第5章大气中的水分5.3蒸发和凝结5.3.3蒸发量的确定一般形式：E = kf