第二节 大气水分和降水第二节 大气水分和降水

一、大气湿度一、大气湿度

大气中水分含量的多少，称为大气中水分含量的多少，称为湿度湿度，，即即空气的干湿程度空气的干湿程度。。

湿度的表示方法湿度的表示方法

22 、水汽压、水汽压： 指大气中水汽部分的分压力，用 ： 指大气中水汽部分的分压力，用 ee 表示，单位是 表示，单位是 hPa hPa 。。 空气中水汽含量越多，水汽压越大。空气中水汽含量越多，水汽压越大。

11 、绝对湿度、绝对湿度： 指单位体积湿空气所含有的： 指单位体积湿空气所含有的水汽质量，又称为水汽密度。水汽质量，又称为水汽密度。 空气中水汽含量越多，绝对湿度就越大。空气中水汽含量越多，绝对湿度就越大。

水汽含量难以直接测量，通常以 水汽含量难以直接测量，通常以 水汽压 代替 。代替 。

饱和水汽压与相对湿度33 、饱和水汽压、饱和水汽压： ： 指一定体积空气在一定温度指一定体积空气在一定温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有的压力，用条件下所能容纳的最大水汽量所具有的压力，用 EE 表示，其单位与水汽压相同。表示，其单位与水汽压相同。

饱和水气压与温度的关系？饱和水气压与温度的关系？

饱和水汽压随温度升高而增大，随温度降低饱和水汽压随温度升高而增大，随温度降低而减小。而减小。

饱和差与露点44 、露点、露点： 指空气中水汽含量不变，气压保持： 指空气中水汽含量不变，气压保持一定时，气温下降到使空气达到饱和时的温度。一定时，气温下降到使空气达到饱和时的温度。用 用 TTdd 表示。表示。

气温降到露点，是水汽凝结的必要条件。气温降到露点，是水汽凝结的必要条件。

为什么暴雨总是发生在暖季？

参考答案： 因为暖季，气温比较高，饱和水汽压大，空气中所能容纳的水汽含量增多，当温度降低时，由于饱和水汽压减小，空气中多余的水汽就会凝结出来。

二、水相变化二、水相变化

（一）水相变化过程（一）水相变化过程

11 、水相变化与潜热交换：、水相变化与潜热交换：蒸发——由水变成水汽；蒸发——由水变成水汽；凝结——由水汽变成水；凝结——由水汽变成水；冻结——由水变成冰；冻结——由水变成冰；融解——由冰变成水；融解——由冰变成水；凝华——由水汽直接变成冰；凝华——由水汽直接变成冰；升华——由冰直接变成水汽。升华——由冰直接变成水汽。 ◆◆ 水的相变过程伴随着能量转化和交换，这水的相变过程伴随着能量转化和交换，这种能量称为种能量称为潜热潜热（能）。（能）。

潜热交换◆◆ 由水的相变导致的热量吸收和释放由水的相变导致的热量吸收和释放过程，称为过程，称为潜热交换潜热交换（过程）。（过程）。 蒸发、融解、升华——蒸发、融解、升华——吸收潜热吸收潜热；； 凝结、冻结、凝华——凝结、冻结、凝华——释放潜热释放潜热。。例如：例如：常温下，水的蒸发潜热为 常温下，水的蒸发潜热为 L L ＝ ＝ 2497 J 2497 J ，，即蒸发 即蒸发 1 1 g g 水需要消耗 水需要消耗 2497 J 2497 J 的热量；的热量；与此相反， 与此相反， 1 1 g g 水冻结成冰则可释放出水冻结成冰则可释放出 334.7 334.7 J J 热量。热量。

22 、凝结及其条件、凝结及其条件———— 空气中水的凝结必须具备两个条件：空气中水的凝结必须具备两个条件：◆◆ 空气要达到饱和或过饱和状态；空气要达到饱和或过饱和状态；◆◆ 要有凝结核。要有凝结核。———— 空气达到饱和或过饱和的途径：空气达到饱和或过饱和的途径：◆◆ 增加空气水汽含量，如暖水面的蒸发；增加空气水汽含量，如暖水面的蒸发；◆◆ 降低气温，大气中水的凝结主要由于空气降低气温，大气中水的凝结主要由于空气冷却而产生（绝热冷却：云、雨产生的主要冷却而产生（绝热冷却：云、雨产生的主要方 式；辐射冷却和平流冷却：雾、露、霜等方 式；辐射冷却和平流冷却：雾、露、霜等产生的主要方式 ）。产生的主要方式 ）。▲▲ 凝结核——指具有吸湿性、可作为水汽凝凝结核——指具有吸湿性、可作为水汽凝结核心的微粒。其含量随高度递减；陆地多结核心的微粒。其含量随高度递减；陆地多海洋少；城市多乡村少，工业区最多。海洋少；城市多乡村少，工业区最多。

三、水汽凝结现象三、水汽凝结现象

11 、地面凝结现象（露和霜）、地面凝结现象（露和霜）

———— 当近地面层空气冷却至露点温度以下时，当近地面层空气冷却至露点温度以下时，水汽会凝结在地面或地面物体上。水汽会凝结在地面或地面物体上。◆◆ 露：如果露点温度高于 露：如果露点温度高于 0 ℃0 ℃，水汽凝结为，水汽凝结为液态，称为露；液态，称为露；◆◆ 霜：如果露点温度低于 霜：如果露点温度低于 0 ℃0 ℃，水汽凝结为，水汽凝结为固态，称为霜；固态，称为霜；◆◆ 霜冻：是指温度下降到足以引起农作物受霜冻：是指温度下降到足以引起农作物受害或死亡的低温。害或死亡的低温。

露露

22 、空中凝结现象（云和雾）、空中凝结现象（云和雾）

指漂浮在近地面层、由水汽凝结（凝华）而成指漂浮在近地面层、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。当能见度小于 当能见度小于 1 1 km km 称为雾；称为雾； 1 — 10 1 — 10 kmkm 的称的称为轻雾。为轻雾。

◆◆ 雾的类型：最常见的是雾的类型：最常见的是辐射雾辐射雾和和平流雾平流雾。。

辐射雾——因地面辐射冷却，使近地面层空辐射雾——因地面辐射冷却，使近地面层空气变冷，水汽凝结而成；多出现于秋冬季节气变冷，水汽凝结而成；多出现于秋冬季节无云的夜晚，谚语有 “ 十雾九晴 ” 之说。无云的夜晚，谚语有 “ 十雾九晴 ” 之说。平流雾——暖湿气流移到冷的下垫面上，冷平流雾——暖湿气流移到冷的下垫面上，冷却降温，水汽凝结而形成；出现范围广。却降温，水汽凝结而形成；出现范围广。

★★雾雾：：

★★云云

———— 指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。

◆◆ 云的成因：云的成因：云是气块上升过程绝热冷却降温，云是气块上升过程绝热冷却降温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。。

1 、为什么晴朗无风的早晨常有露水？ 2 、为什么冬季英国境内雾日多？ 3 、为什么迎风坡多雨？

1 、在晴朗无风的夜晚，辐射冷却强烈，近地面层空气因冷却至露点温度，使水汽发生凝结。 2 、 因为温湿的西风气流登陆后将热量传给下垫面，降温至露点，而发生水汽凝结。3 、因为空气上升过程中，体积膨胀对外作功，致空气本身冷却，每上升 100m 温度降低 10C ，随着温度的下降及饱和水汽的减小，当空气上升到一定高度，空气就会达到过饱和而凝结。

四、降水四、降水———— 指从云层中降落到地面的液态或指从云层中降落到地面的液态或固态水。包括雨、雪、霰、雹等。固态水。包括雨、雪、霰、雹等。◆◆ 降水量降水量：指降落到地面上的雨和融：指降落到地面上的雨和融化后的雪、霰、雹等集聚在水平面上化后的雪、霰、雹等集聚在水平面上的水层厚度，单位为 的水层厚度，单位为 mm mm 。。◆◆降水强度降水强度：指单位时间内的降水量，：指单位时间内的降水量，单位为 单位为 mmmm ／／ h h 或 或 mmmm ／／ d d 。。◆◆降水变率降水变率：指各年降水量的距平数：指各年降水量的距平数与多年平均降水量的百分比，表示降与多年平均降水量的百分比，表示降水量的变化程度。水量的变化程度。 CCvv = = 距平数／平均数距平数／平均数 ×100×100 ％％

（一）降水的形成（一）降水的形成———— 降水从云中来，但有云未必有降水。形降水从云中来，但有云未必有降水。形成降水的关键，是云滴迅速增大到能克服空成降水的关键，是云滴迅速增大到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并在降落过程中气阻力和上升气流的顶托，并在降落过程中不被蒸发掉。不被蒸发掉。11 、凝结（凝华）增长、凝结（凝华）增长：指水汽分子凝结（凝：指水汽分子凝结（凝华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶）华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶）增长的过程。增长的过程。①①过冷水滴蒸发→冰晶凝华增长过冷水滴蒸发→冰晶凝华增长

②②小水滴蒸发→大水滴凝结增长小水滴蒸发→大水滴凝结增长

③③暖水滴蒸发→冷水滴凝结增长暖水滴蒸发→冷水滴凝结增长

★★冷云与暖云的云滴增长冷云与暖云的云滴增长

———— 由冰晶和过冷却水滴混合组成的云称为冷由冰晶和过冷却水滴混合组成的云称为冷云或冰水混合云，其云体高度在 云或冰水混合云，其云体高度在 0 ℃0 ℃ 等温线以等温线以上；而由不同大小、冷暖水滴组成的云则称为上；而由不同大小、冷暖水滴组成的云则称为暖云，其云体高度在 暖云，其云体高度在 0 ℃0 ℃ 等温线以下。等温线以下。———— 在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压， 水滴不断蒸发变小，而冰晶水面饱和水汽压， 水滴不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种过程称为则不断凝华增大，这种过程称为冰晶效应冰晶效应。。———— 冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而小（暖）水滴蒸发变小、大（冷）水滴凝结增小（暖）水滴蒸发变小、大（冷）水滴凝结增大却是暖云云滴增长的主要方式。大却是暖云云滴增长的主要方式。———— 由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速下降，所以单靠凝结（凝华）难以形成降水。下降，所以单靠凝结（凝华）难以形成降水。

22 、碰并增长、碰并增长是指两个或两个以上的水滴相碰合并是指两个或两个以上的水滴相碰合并而增大的过程。下降时，大水滴追上而增大的过程。下降时，大水滴追上小水滴；上升时，小水滴追上大水滴，小水滴；上升时，小水滴追上大水滴，都会发生碰并，使云滴迅速增大。都会发生碰并，使云滴迅速增大。

◆◆ 在云滴增长过程中，上述两种过程在云滴增长过程中，上述两种过程共同作用，初期以凝结（凝华）增长共同作用，初期以凝结（凝华）增长为主，后期则以碰并增长为主，尤其为主，后期则以碰并增长为主，尤其在低纬度地区的暖云降水，碰并增长在低纬度地区的暖云降水，碰并增长更为重要。更为重要。

★★人工降水 人工降水 （（ P81P81 ））————根据自然界降水的原理，利用催化剂，促根据自然界降水的原理，利用催化剂，促使云滴迅速凝结或碰并增大形成雨滴，达到降使云滴迅速凝结或碰并增大形成雨滴，达到降水的方法。水的方法。◆◆ 冷云催化：冷云催化：人工增加冰晶，产生冰晶效应。人工增加冰晶，产生冰晶效应。方法：方法：① ＋① ＋干冰（降温干冰（降温→→自生冰晶）；自生冰晶）； ② ② ＋人工冰核（碘化银、氯化汞等）；＋人工冰核（碘化银、氯化汞等）；◆◆ 暖云催化：暖云催化：提供大水滴，促进凝结、碰并增长。提供大水滴，促进凝结、碰并增长。方法：＋氯化钠、氯化钾等吸湿性物质方法：＋氯化钠、氯化钾等吸湿性物质 ..

人工增雨，福州，人工增雨，福州， 20032003

碘化银碘化银增 雨增 雨

宁夏宁夏2003040620030406

哈尔滨哈尔滨

2004042720040427

防雹作业防雹作业

北京，北京， 2004070420040704

★★雨量和分级雨量和分级 种类种类 2424 小时小时

降水量降水量1212 小时小时降水量降水量 目视特征目视特征

小雨小雨 ＜＜ 10.0 10.0 mmmm ＜＜ 5.0 5.0 mmmm 雨滴清晰可辨，地全湿，雨滴清晰可辨，地全湿，无积水或积水形成很慢无积水或积水形成很慢

中雨中雨 10.010.0

～～ 24.924.9

5.0 5.0

～ ～ 14.14.9 9

雨滴连续成线，可闻雨雨滴连续成线，可闻雨声，地面积水形成较快声，地面积水形成较快

大雨大雨 25.0 25.0

～ ～ 49.949.9

15.0 15.0

～ ～ 29.29.99

雨滴模糊成片，雨声激雨滴模糊成片，雨声激烈，地面积水形成很快烈，地面积水形成很快

暴雨暴雨 50.0 50.0

～ ～ 99.999.9

30.030.0

～ ～ 69.9 69.9

雨如倾盆，讲话受雨声雨如倾盆，讲话受雨声干扰而听不清楚，地面干扰而听不清楚，地面积水→水流积水→水流

大暴雨大暴雨 100.0 100.0

～ ～ 249.0249.0

70.0 70.0

～ ～ 139.9139.9

特大暴雨特大暴雨 ＞＞ 250.0250.0 ＞＞ 140.0140.0

（二）降水的类型（成因分类）（二）降水的类型（成因分类）11 、对流雨、对流雨：近地面气层强烈受热上升，冷却凝结形：近地面气层强烈受热上升，冷却凝结形成积雨云而降雨， 常伴随雷电现象， 又称热雷雨；成积雨云而降雨， 常伴随雷电现象， 又称热雷雨；赤道常年可见，我国夏季常见；赤道常年可见，我国夏季常见；22 、气旋雨、气旋雨：气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成：气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成雨。降水范围广、时间较长；雨。降水范围广、时间较长；33 、锋面雨、锋面雨：冷暖气团相遇，暖湿气流沿锋面抬升凝：冷暖气团相遇，暖湿气流沿锋面抬升凝结成雨。 降水范围广、时间长。 在温带很常见；结成雨。 降水范围广、时间长。 在温带很常见；44 、台风雨、台风雨：可产生强度极大的降水。夏秋季常见；：可产生强度极大的降水。夏秋季常见；55 、地形雨、地形雨：暖湿气流沿山地迎风坡抬升冷却凝结而：暖湿气流沿山地迎风坡抬升冷却凝结而降水。 山地迎风坡常形成多雨中心， 而背风坡则由降水。 山地迎风坡常形成多雨中心， 而背风坡则由于焚风效应，降水少，成为雨影区。于焚风效应，降水少，成为雨影区。

★★降水的类型（性质分类）降水的类型（性质分类）◆◆连续性降水：雨或雪连续不断地下，而且连续性降水：雨或雪连续不断地下，而且比较均匀，强度变化不大，一般降水历时长、比较均匀，强度变化不大，一般降水历时长、范围广，降水量往往也比较大。范围广，降水量往往也比较大。◆◆间断性降水：雨或雪时下时停，或强度有间断性降水：雨或雪时下时停，或强度有明显的大小变化，但其变化较缓慢，降水历明显的大小变化，但其变化较缓慢，降水历时长短不等。时长短不等。◆◆阵性降水：雨或冰雹呈阵性下降，偶尔有阵性降水：雨或冰雹呈阵性下降，偶尔有阵雪。骤降骤停，或强度变化很突然，下降阵雪。骤降骤停，或强度变化很突然，下降速度快，强度大，但往往降水历时短，范围速度快，强度大，但往往降水历时短，范围小。如果在阵雨的同时还伴有闪电和雷鸣，小。如果在阵雨的同时还伴有闪电和雷鸣，便是雷阵雨。便是雷阵雨。

（三）降水的时间变化（三）降水的时间变化

11 、赤道型：南北纬、赤道型：南北纬 10°10° 以内地区，终年以内地区，终年多雨。 春分、秋分前后降水最多， 而夏多雨。 春分、秋分前后降水最多， 而夏至、冬至期间降水较少。至、冬至期间降水较少。

22 、副热带型： 大陆东岸降水集中在夏季、副热带型： 大陆东岸降水集中在夏季（季风型或称夏雨型），大陆西岸则冬季（季风型或称夏雨型），大陆西岸则冬季多雨（地中海型或称冬雨型）；多雨（地中海型或称冬雨型）；

33 、温带及高纬型： 内陆及东海岸夏季对、温带及高纬型： 内陆及东海岸夏季对流雨；西海岸秋冬气旋雨（海洋型）。流雨；西海岸秋冬气旋雨（海洋型）。

（四）降水的空间分布（四）降水的空间分布

降水的空间分布11 、赤道多雨带：赤道及其两侧，是全球降水最、赤道多雨带：赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约 多的地带，年降水量约 2000 —— 3000 2000 —— 3000 mm mm ；；

22 、、副热带少雨带：南北纬 副热带少雨带：南北纬 15°— 35 °15°— 35 ° 地带，地带，受副热带高压的下沉气流和信风影响， 干旱少受副热带高压的下沉气流和信风影响， 干旱少雨，年平均降水量 雨，年平均降水量 500 500 mm mm 以下，此带的大陆以下，此带的大陆西岸和内部更不到 西岸和内部更不到 200 200 mmmm ，，但大陆东南部受季但大陆东南部受季风、地形影响，可形成多雨中心；风、地形影响，可形成多雨中心；33 、中纬度多雨带：大陆西岸受西风控制，大陆、中纬度多雨带：大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较多，东岸受季风影响，降水较多， 500 — 1000500 — 1000mm mm ；；

44 、、高纬度少雨带：气温低，蒸发弱，大气含水高纬度少雨带：气温低，蒸发弱，大气含水汽少，一般年降水量不到 汽少，一般年降水量不到 300 300 mm mm 。。