第三章　大气的水分

　 第一节　蒸发和凝结　　第二节　地表面和大气中的凝结现象　　第三节　降水　

一、水相变化 1. 物理过程：分子运动论N ＞ n 蒸发 ( 未饱和 ) ， N=n 动态平衡 ( 饱和 ) ， N ＜ n 凝结 ( 过饱和 )

第一节、蒸发和凝结

气象判断： e( 实有水汽压 ) 与 E( 饱和水气压 )

2. 三相图：“二点、三区域、四曲线” (1) 三区域：冰、水、水汽。 在三个区域内不存在任何动态平衡

3. 相变潜热

(2) 四曲线：OA 为蒸发曲线（线上水和水汽是处于平衡状况，不在该线上的点不可能处于动态平衡状况）；OB 为升华线（冰和水汽达到动态平衡的曲线）；OB’ 为过冷水蒸发曲线（过冷水和水汽之间动态平衡）；OC 为融解曲线（表示冰和水达到平衡时饱和水汽压和温度之间的关系曲线。 )(3) 两点：O 点为三相点，表示在该点上才有可能三相之间的动态平衡。

（ T0=0.0076℃ ， E0=6.11hPa ）K 点为临界点，表示饱和水汽压和温度超过 K 点时只存在气态。

（ TK=374K ， EK=218 个大气压）

二、饱和水汽压

1. 蒸发面的温度：按指数规律迅速增大 ( 暴雨发生在暖季 ?)

2. 蒸发面性质

(1) 同温下 E 冰面 < E 过冷水面（冰晶效应 ? ）

(2) E 溶液面 < E 纯水面

(3) E 带电面 < E 不带电

3. 蒸发面形状： E 凹面 < E 平面 < E 凸面 ( 凝结增长 ?)

　　在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态，这时的空气，称饱和空气。

饱和空气的水汽压（ E ）称饱和水汽压，也叫最大水汽压。

t℃ 0 -5 -10 -11 -12 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -50

Es 6.108

-10 2.963

2.644

2.44l

1.942

1.254

0.807

0.509

0.314

0.189

0.064

Ei 6.108

4.215

2.597

2.376

2.172

1.652

1.032

0.632

0.380

0.223

0.128

0.039

△E 0 2.963

0.266

0.268

0.269

0.260

0.222

0.175

0.129

0.091

0.06l

0.025

过冷水：水的温度在 0℃ 以下，甚至在 -20—30℃ 以下仍不结冰，处于这种情况下的水，称为过冷却水。

水面： α 、 β 分别为 7.63 和 241.9

冰面： α 、 β 分别是 9.5 和 265.5

三、影响蒸发的因素

A 水源B 热源C 饱和差（ E-e ） D 风速与湍流扩散

道尔顿定律： W （蒸发速度）、饱和差（ E-e ）及分子扩散系数（ A ）成正比，气压（ P ）成反比。

四、湿度随时间的变化：日变化、年变化 绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量，即空气当中水汽　　　　　　　 的密度，单位为 g/m3

相对湿度：空气中实有水汽压 (e) 与饱和水汽压 (E) 的比值。 f=e *100% /E

五、大气中水汽凝结的条件 一是有凝结核或凝华核的存在 二是大气中水汽要达到饱和或过饱和状态

(1) 暖水面蒸发 ( 改变 e) (2) 空气的冷却 （改变 E ） 绝热冷却：云 辐射冷却：雾 平流冷却： 混合冷却：

第二节、地表面和大气中的凝结现象 一、地面的水汽凝结物 （一）露和霜 形成条件：晴朗、微风 霜冻：指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； 而霜是指白色固体凝结物 。二者是有区别的。 （二）雾凇和雨凇 雾凇：是形成于树枝上、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。 雨凇：是形成在地面或地物迎风面上的透明的或毛玻璃 状的紧密冰层。

二、近地面层空气中的凝结 雾：是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见 度小于 1km 的物理现象。 根据雾雾形成的天气条件分为：气团雾气团雾及锋面雾锋面雾； 根据气团雾气团雾的形成条件分为冷却雾、蒸发雾及混合雾。 根据冷却过程不同冷却雾冷却雾又分为：辐射雾、平流雾及上坡雾 等。 1. 辐射雾：是由地面辐射冷却使贴地气层变冷而形成的。 2. 平流雾：是暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成。 3. 上坡雾：稳定的空气沿高地或山坡上升时因绝热冷却而形 成。

三、云 云：空气中由水滴和冰晶所组成的聚合物。 ( 一 ) 云的形成条件和分类 形成条件：①凝结核； ②空气水汽饱和 ( 大气上升：热力对流、动力抬升、大气波动、地形抬升） 分类（表 3.3 ）： 3族 11属

( 二 ) 各种云的形成 1. 积状云的形成：空气对流上升，垂直发展的云块。 分为淡积云、浓积云和积雨云 。

2. 层状云的形成：是均匀幕状的云层，常具有较大的水平范围，其中包括卷层云 (卷云)、高层云及雨层云。

3. 波状云的形成：波状云是波浪起伏的云层。 包括卷积云，高积云、层积云。

4. 特殊云状的形成： 如堡状、絮状、悬球状、荚状等。

淡积云

浓积云

积雨云

卷云

钩卷云

高层云

层云

透光卷积云

透光高积云

透光层积云

堡状云

荚状云

彩虹

龙卷风

彩虹

龙卷风

第三节 降 水 降水：从云中降到地面上的液态或固态水。常见的降水形式有 雨、雪、霰、冰雹等。描述物理量：降水量、降水强度

一、云滴增长的物理过程 云滴：半径小于 100um的水滴 雨滴：半径大于 100um的水滴， 标准雨滴半径为 1000um。

( 一 ) 云滴凝结 ( 或凝华 ) 增长 冰晶效应、凝结增长、冷暖共存云滴 ( 二 ) 云滴的冲并增长

图 3-13 大小水滴在下落过程中的冲并

二、雨和雪的形成 三、各类云的降水：积状云、层状云、波状云 四、人工影响云雨：冷云、暖云的人工降水五、降水分布

1. 在带状分布中有三个主要特点：

①有一个赤道降水最大值，其位置和热赤道一样略偏在北半球； ②高纬度的降水总量很小； ③在副热带纬度是一个次低值。

2. 影响因子：大气的运动、气团和锋带的活动以及海陆分布。 ①空气温度对大气最大水汽含量的限制；②纬向的水汽输送主要

是由大气平流造成的；③海陆分布：海洋使得中纬度的风暴增加了纬向分布的降水平均值；④山区的分布对局地盛行风的影响，也制约着降水分布。

全球 6—8 月降水总量的分布

全球 12—2 月降水总量的分布