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(二)大气中的凝结现象
第二节 大气水分和降水 一、大气湿度 二、蒸发和凝结 三、水汽的凝结现象 四、大气降水 一 大气湿度 (一) 湿度的概念和表示方法 大气从海洋、湖泊、河流以及潮湿土壤的蒸发或植物的 蒸腾作用中获得水分。水分进入大气后,通过分子扩散和 气流的的传递而散布于大气中,使之具有不同的潮湿度。 常用多个湿度参量表示水气含量。 1· 水汽压和饱和水汽压 大气压力是大气中各中气体压力的总和。大气中水汽所产生的那部分压力叫水汽压(e)地面的水汽压随纬度的升高而减小。赤道平均26hPa,350N约为13hPa,650N约为4hPa。极地附近约为2hPa。 2· 绝对湿度和相对湿度 单位容积空气所含的水气质量通常以g/cm3表示,称为绝对湿度(a)或水汽密度。绝对湿度不能直接测定,但可间接算出。它与水汽压有关系: a=289e/T (g /m3) 式中,e为水汽压(mm);T为绝对温度。 大气的实际水汽压e与同温度饱和水汽压E之比,称为相对湿度(f),用百分数表示。 f=e /E×100% 由于E随温度而变,所以相对湿度取决于e和T,其中T往往起主导作用。当e一定时,温度降低则相对湿度增大;温度升高相对湿度减小。夜间多云、雾、霜、露,天气转冷时容易产生云等都是相对湿度增大的结果 3· 露点温度 一定质量的湿空气,若气压保持不变,而令其冷却,则饱和水汽压E随温度降低而减小。当 E=e时,空气达到饱和。湿空气等压降温达到饱和时的温度就是露点温度Td,简称露点。 (二) 湿度的变化与分布 相对湿度能够直接反映空气距饱和的程度,在气 候资料分析中应用广泛。 相对湿度日变化通常与气温日变化相反。 二 蒸发与凝结 蒸发面上出现蒸发还是凝结取决于实际水汽压于饱和水汽压的关系。当eE ,出现蒸发;eE,则出现凝结。 (一)蒸发及其影响因素 1· 影响蒸发的因素 其影响因素主要包括蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等。 2· 蒸发量 实际工作中,一般以水层厚度(mm)表示蒸发速度,称为蒸发量。蒸发量的变化与气温变化一致,一日内,午后蒸发量最大;日出前蒸发量最小。一年内,夏季蒸发量大,冬季小。蒸发量的空间变化受气温、海陆分布、降水量等因素的影响。 三 水汽的凝结现象 (一) 地表面的凝结现象 1· 霜与露 日没后,地面及近地面层空气冷却,温度降低。当气温降到露点一下时,水汽即凝附于地面或地面物体上。如温度在00C以上,水汽凝结为液态,称为露;温度在00C以下,水汽凝结为固态,称为霜。霜常见于冬季,露见于其他季节,以夏季为最多。 2· 雾淞和雨淞 雾淞是一种白色固体凝结物,由过冷雾滴附着于地面物体或树枝迅速冻结而成,俗称“树挂”。多出现于寒冷而湿度高的天气条件下。 雨淞是形成在地面或地物的迎风面上的,透明的或毛玻璃状的紧密冰层,俗称“冰棱”。多半在温度为 0~ -60C时,由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成;或是经过长期严寒后,雨滴降落在物体表面冻结而成。 (二) 大气中的凝结现象 1· 雾 雾是漂浮在近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。根据不同成因,雾可分为辐射雾、平流雾、蒸汽雾、上坡雾和锋面雾。 2· 云 云是高空水气凝结现象。空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气上升到凝结高度,就会形成云。云有各式各样的外貌特征。 四 大气降水 (一) 降水的形成 从云层中降落到地面的液态水或固态水,称为降水。 降水是云中水滴或冰晶增大的结果。从雨滴到形成降水 需具备两个基本条件: 一是雨滴下降速度超过气流上升 速度; 二是雨滴从云中降落到地面前不被完全蒸发。降 水的形成,必须经历云滴增大为雨滴、雪花及其他降水 物的过程。 云滴增长主要有两个过程: 1· 云滴的凝结(凝华)增长 在云的发展阶段,云体上升绝热冷却,或不断有水汽输 入,使云滴周围的实际水汽压大于其饱和水汽压云滴就会 因水汽凝结或凝华而逐渐增大。当水滴和冰晶共存时在温 度相同条件下,冰面水汽压小于水面水汽压,水滴将不断 蒸发变小,而冰晶则不断凝华增大这种过程称为冰晶效 应。 (二)降水的类型 根据降水形成原因(主要是气流上升特点),可分为四个基本类型:
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