第三章--大气中的水分-农业气象教学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,一,、,二,、,三,、,四,节,第三章 大气中的水分,第三章 大气中的水分,蒸发和蒸散,凝结和降水,水分与农业,一、空气湿度参量,二、空气湿度的时间变化,第一节 空气湿度,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。,湿度参量,水汽压,相对湿度,露点温度,饱和差,比湿,混合比,绝对湿度,一、空气湿度参量,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),第一节 空气湿度,相对湿度（,r,）,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,%,100,=,E,e,r,一、空气湿度参量,第一节 空气湿度,露点温度,（,T,d,）,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。,E,e,T,T,T,d,e,E,（T,e）,反映空气中水汽含量的多少，水汽含量,露点温度T,d,一、空气湿度参量,第一节 空气湿度,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,一、空气湿度参量,第一节 空气湿度,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,e,时间,日出前,14,时,影响因子：,蒸发强度,双波型（大陆型）,夏季内陆、沙漠地区,e,时间,日出前,14,时,10,时,22,时,影响因子：,蒸发强度,乱流强度,第一节 空气湿度,年变化,e,时间,冬季,夏季,影响因子：,蒸发强度,二、空气湿度的时间变化,第一节 空气湿度,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,e,T,E,并且E,比e,快,因此 T,r,同理 T,r,r,时间,夏季,冬季,季风气候区：,与气温的年变化同相,r,夏季,冬季,时间,夏季：夏季风，来自海洋，潮湿,冬季：冬季风，来自内陆，干燥,二、空气湿度的时间变化,第一节 空气湿度,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：,g,cm,2,日,日蒸发量,定义：,一天中蒸发掉的水层的厚度。,单位：,mm,日,;,1g,cm,2,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,蒸发面形状：,W,凸面,W,平面,W,凹面,含盐度：,含盐度,W,第二节 蒸发和蒸散,一、水面蒸发,三、植物蒸腾,植物蒸腾,植物通过其表面（主要是叶面气孔）将体内的水分以气态形式扩散到体外的过程，称为植物蒸腾。,蒸腾系数,蒸腾系数是指植物制造单位重量干物质所蒸腾的水量。,影响因子,气象因子、植物因子、土壤因子。,四、农田蒸散,农田蒸散,农田中，作物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程称农田蒸散。,第二节 蒸发和蒸散,一、凝结条件,二、凝结物,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,第三节 凝结和大气降水,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,TT,d,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,。,分类：,吸湿性凝结核,非吸湿性凝结核,第三节 凝结和大气降水,一、凝结条件,二、凝结物,地面凝结物,露、霜、雾凇、雨凇,露 和霜 ：,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。,T,d,0,霜：,贴地层空气中的水汽在地面发生凝华而形成的小冰晶。,T,d,0,热容量小、导热率小、粗糙的地表易形成露和霜。,第三节 凝结和大气降水,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：,浓度,轻雾（霭）,能见度110km,雾,能见度1km,组成,冰雾：小冰晶,水雾：小水滴,成因,辐射雾：辐射冷却，晴朗微风和夜间和清晨。,平流雾：接触冷却，冷暖空气大规模运动时。,平流辐射雾（混合雾）,地形雾,蒸发雾,二、凝结物,第三节 凝结和大气降水,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,积状云（对流云）,层状云,波状云,成因,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,云族、云属、云类、云目、衍生云、转化云,二、凝结物,第三节 凝结和大气降水,云族,云 属,学名,简写,低云,1000MH2000M,积云,Cu,积雨云,Cb,层积云,Sc,层云,St,雨层云,Ns,中云,2000MH6000M,卷云,Ci,卷层云,Cs,卷积云,Cc,淡积云,碎积云,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,云族,云属,云类,学名,简写,学名,简写,中云,高层云,As,透光高层云,蔽光高层云,As tra,As op,高积云,Ac,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,Ac tra,Ac op,Ac lent,Ac cug,Ac flo,Ac cast,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,云族,云属,云类,学名,简写,学名,简写,高云,卷云,Ci,毛卷云,密卷云,伪卷云,钩卷云,Ci fil,Ci dens,Ci not,Ci unc,卷层云,Cs,毛卷层云,匀卷层云,Cs fil,Cs ncbu,卷积云,Cc,卷积云,Cc,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,、降水的形成,充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。,云滴的增长,凝结过程,碰并过程,乱流碰并,重力碰并,凝结增长,扩散转移,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,、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,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,降水变率,用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。,R,i,某地某年某时期的实际降水量,R,0,该地同期的多年平均降水量,降水绝对变率（降水距平）R,i,R,0,降水平均绝对变率（降水平均距平）,|R,i,R,0,|,n,降水相对变率 100,R,i,R,0,R,0,降水平均相对变率 100,|R,i,R,0,|n,R,0,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,降水保证率,某一界限降水量在某一段时间内出现的次数与该时段内降水总次数的百分比，叫做,降水频率,降水量高于某一界限降水量的频率的总和叫做大于该界限降水量的,保证率,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,、降水的种类,雨 阵雨 毛毛雨 雪 阵雪 雨夹雪,阵性雨夹雪 霰 米雪 冰粒 冰雹,降水分类：,降水性质,连续性降水,主要降自雨层云,间歇性降水,主要降自层积云和高层云,阵性降水,主要降自积雨云,毛毛状降水（毛毛雨）,主要降自层云,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,雨和毛毛雨,雪和冰针,霰和米雪,雨夹雪,冰粒（冻雨）,冰雹,降水形态,降水成因,对流雨,地形雨,锋面雨,台风雨,降水强度（,mm,24h,）,雪,小雪,2.5,中雪,2.55.0,大雪,5.0,雨,小雨,0.110.0,中雨,10.125.0,大雨,25.150.0,暴雨,50.1100.0,大暴雨,100.1200.0,特大暴雨,200.0,突发气象灾害预警（暴雨）,黄色,6小时,50mm,橙色,3小时,50mm,红色,3小时,100mm,三、大气降水,第三节 凝结和大气降水,一、空气湿度与作物,适宜的湿度条件,在作物生长季节，通常以日平均相对湿度在70-80%左右为宜，高于90%或低于60%都是不利的，高于95%或低于40%更为有害。,降水量与作物,降水强度与作物,二、降水与作物,第四节 水分与农业,三、作物水分临界期和关键期,作物对水分供应要求最敏感的时期称作物水分临界期。,作物对水分的需要与当地降水矛盾最突出的时期。,作 物,临界期,作 物,临界期,冬小麦,春小麦,水稻,玉米,马铃薯,甜菜,孕穗到抽穗,孕穗到抽穗,孕穗到开花,“大喇叭口”期到乳熟,开花到块茎形成,抽薹到开花始期,大豆、花生,向日葵,高粱、谷子,棉花,西红柿,瓜类,开花,花盘形成到开花,孕穗到灌浆,开花到成铃,结实到果实成熟,开花到成熟,几种主要作物的水分临界期,第四节 水分与农业,四、水分利用率及其提高途径,有关概念：,作物蒸腾消耗单位重量的水分所合成的干物质重量，称为,作物水分利用率,或,蒸腾效率,，其倒数称,蒸腾系数。,农田蒸散消耗单位重量的水所制造的干物质重量，称,水分有效利用率。,灌溉,良好的种植方式,风障,提高水分利用率的途径,覆盖,作物的品种配置,第四节 水分与农业,