农业气象第五章大气中的水分.ppt

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1、第五章 大气中的水分,本章内容,空气湿度,蒸发和蒸散,凝结和凝结物,降水,第一节 空气湿度,空气湿度：空气中水汽含量的多少或潮湿程度。湿度参量：表征空气中水汽含量的多少和潮湿程 度的物理量。,一、空气湿度参量,水汽压（e）,反映空气中水汽含量的多少水汽含量 水汽压e,定义：空气中水汽的分压强。,单位：百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa),饱和水汽压（E）,反映空气的最大水汽容纳能力饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）,定义：饱和湿空气中水汽的分压强。,影响因子：,温度 T E 蒸发面性质 E过冷却水E冰 蒸发面形状 E凸面E平面E凹面 液体含盐度 含盐度 E,相对湿度（f

2、）,定义：,空气的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比值。,反映空气的潮湿程度,温度不变，E不变：水汽含量 e r水汽含量不变，e不变：温度 E r,露点温度（Td）,定义：,对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。,反映空气中水汽含量的多少，水汽含量 露点温度Td,饱和差（d）,定义：,同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。,d=E-e,反映空气的潮湿程度。,影响因子：,温度不变，E不变：水汽含量 e d水汽含量不变，e不变：温度 E d,水汽含量、温度,比湿（q）、混合比（S）、绝对湿度（a）,比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的

3、比值。,混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。,比湿和混合比具有保守性,绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量。,二、空气湿度的时间变化,水汽压的时间变化,日变化,单波型（海洋型）海洋、沿海地区、冬季大陆,影响因子：蒸发强度,双波型（大陆型）夏季内陆、沙漠地区,影响因子：蒸发强度 乱流强度,年变化,影响因子：蒸发强度,相对湿度的时间变化,绝大多数地区：与气温的日变化反相,T 地面水分蒸发强度 eT E 并且E比e快因此 T r同理 T r,近海地区及其它大型水体的周围（晴朗稳定的天气条件下）与气温的日变化同相,海陆风（水陆风）昼：吹海风，潮湿夜：吹陆风，干燥,日变化,

4、年变化,大多数地区：与气温的年变化反相,T 地面水分蒸发强度 eT E 并且E比e快因此 T r同理 T r,季风气候区：与气温的年变化同相,夏季：夏季风，来自海洋，潮湿冬季：冬季风，来自内陆，干燥,第二节 蒸发和蒸散,一、水面蒸发,蒸发速率,定义：单位时间从单位面积上蒸发掉的水的质量。,单位：gcm2日,日蒸发量,定义：一天中蒸发掉的水层的厚度。,单位：mm日;1gcm2日1mm日,道尔顿蒸发公式,d0 时，W0，蒸发过程d0 时，W0，动态平衡d0 时，W0，凝结过程,影响水面蒸发速率的因子,温度：T E d W,湿度：e d W,气压：P W,风：风速 W,蒸发面性质：W过冷却水W冰,蒸

5、发面形状：W凸面W平面W凹面,含盐度：含盐度 W,二、土壤蒸发,土壤蒸发定义,土壤水分汽化并向大气扩散的过程。,土壤蒸发的两种过程,第一种：蒸发直接发生在土壤表面。,第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土 壤的孔隙达表层溢出土表。,影响因子,土壤因子、气象因子,第三节 凝结和凝结物,一、凝结条件,凝结发生的条件,空气达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在。,空气的饱和或过饱和,实现方式：,增大水汽含量：e eE 降低温度：T TTd,大气中常见的降温过程：,混合冷却 绝热冷却,辐射冷却 接触冷却,凝结核,定义：,在水汽凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气态的气溶胶质粒。,二、凝结

6、物,地面凝结物,露、霜、雾凇、雨凇,辐射冷却的产物，形成在晴朗无风的夜间和清晨。,露：贴地层空气中的水汽在地面发生凝结而形成的小水滴。,Td0,霜：贴地层空气中的水汽在地面发生凝华而形成的小冰晶。,Td0,热容量小、导热率小、粗糙的地表易形成露和霜。,雾凇和雨凇,雾凇：附着在树枝及物体迎风面上的白色的疏松的凝结物。,雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。,近地层大气中的凝结物,雾：飘浮在近地层空气中的小水滴和小冰晶。,雾的分类：,自由大气中的凝结物,水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云。,定义：,分类：,发生学分类,形态学分类（国际分类法）,云底高度和外形特征,中国地面气象观测规范,

7、云族、云属、云类、云目、衍生云、转化云,淡积云,碎积云,浓积云,秃积雨云,鬃积雨云,透光层积云,蔽光层积云,积云性层积云,堡状层积云,荚状层积云,层云,碎层云,雨层云,碎雨云,透光高层云,蔽光高层云,透光高积云,蔽光高积云,荚状高积云,积云性高积云,絮状高积云,堡状高积云,毛卷云,密卷云,伪卷云,钩卷云,毛卷层云,匀(薄幕)卷层云,卷积云,第四节 凝结和凝结物,一、降水的特征量,降水：从天空降落到地面的固态或液态的水汽凝结物。,降水量和降水强度,降水量：从大气降落到地面的未经蒸发、渗透、流失而 在水平面上积聚的水层厚度。,单位：毫米,日降水量、旬降水总量、月降水总量、年降水总量,降水强度：单位时间内的降水量。,单位：mm10分钟、mm小时、mm日,降水变率,用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。,Ri 某地某年某时期的实际降水量R0 该地同期的多年平均降水量,降水绝对变率（降水距平）RiR0,二、降水的种类,降水分类：,降水强度（mm24h）,三、降水的形成,充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。,水汽的扩散转移过程：,冷暖云滴之间：,大小云滴之间：,过冷却水滴与冰晶之间：（冰晶效应）,三、干燥度,定义,一个地区某时期的水面可能蒸发量与同期的降水量的比值。,干燥系数,W0 水面可能蒸发量，R 降水量,干湿区的划分指标,