大气和气候2.pptx

一一.空气湿度（空气湿度（humidity）表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。表示方法：表示方法：（1）水汽压（）水汽压（e）、饱和水汽压（）、饱和水汽压（E）（2）绝对湿度（）绝对湿度（a）（3）相对湿度（）相对湿度（f）（4）饱和差（）饱和差（d）（5）比湿（）比湿（q）和混合比（）和混合比（s）（6）露点（）露点（td）第1页/共79页 大气中水汽本身具有的大气中水汽本身具有的压力力叫水汽叫水汽压(e)。饱和湿空气中的水汽和湿空气中的水汽压叫叫饱和水汽和水汽压(E),也叫最大水也叫最大水压单位：位：mm、hpa 饱和水汽和水汽压(E)与温度与温度(t)按指按指数数规律律变化。化。水面水面饱和水汽和水汽压随温度的随温度的指数指数变化化(1)(1)水汽压和饱和水汽压水汽压和饱和水汽压第2页/共79页式中：式中：E:饱和水汽和水汽压，E06.11 hpa（气温（气温为零零摄氏度氏度时的的饱和水汽和水汽压值），），t:实际气温（气温（），），a、b经验系数系数（水面（水面a7.5，b237；冰面冰面a9.5，b265.5）温度高温度高 E值大，温度低值大，温度低 E值小值小降低相同温度，温度高的饱和空气被凝结的水汽多，降低相同温度，温度高的饱和空气被凝结的水汽多，相反则少相反则少温度低的未饱和空气，只要降低较少温度，空气很温度低的未饱和空气，只要降低较少温度，空气很快出现饱和快出现饱和例：庐山山上湿润，山下干燥。纯水面饱和水汽压与例：庐山山上湿润，山下干燥。纯水面饱和水汽压与温度的定量关系式温度的定量关系式(马格奴斯马格奴斯Magnus)EE010 at/(bt)第3页/共79页地面水汽压由赤道向两极减小：赤道附近平均为地面水汽压由赤道向两极减小：赤道附近平均为26 hPa，35N约为约为13 hPa，65N约为约为4 hPa，极地附近约为，极地附近约为12hPa。水汽压随高度的变化通常用以下经验公式表示：水汽压随高度的变化通常用以下经验公式表示：式中，式中，ez为高度为高度Z(m)的水汽压；的水汽压；e0为地面的水汽压为地面的水汽压;为为水汽随高度变化的常数，一般多采用自由大气中的水汽随高度变化的常数，一般多采用自由大气中的1/5000。例如当高度。例如当高度z取为取为5000 m时，水汽压只有地面时，水汽压只有地面的的1/10。第4页/共79页单位体位体积空气中所含的水汽空气中所含的水汽质量量(即水汽密度即水汽密度)单位：位：g/cm3，mg/m3。水汽密度水汽密度现无法用无法用仪器器观测到，往往借助每天到，往往借助每天观测的温的温度度(T：绝对气温气温)和水汽和水汽压(e)值，替代，替代绝对湿度湿度(a)值。绝对湿度湿度(a)与水汽与水汽压(e)单位不同，有不同关系式。位不同，有不同关系式。e 取取 mm，a 取取 g/m3单位，其关系式位，其关系式为a=289 e/T 上式假定：上式假定：摄氏气温氏气温16时(地面地面实际平均气温平均气温)a=e数数值相当。相当。e 取取 hpa，a 取取 g/m3单位，其关系式位，其关系式为 a=217 e/T(2)(2)绝对湿度绝对湿度(a)(a)第5页/共79页空气中空气中实际水汽水汽压(e)与同温度下的与同温度下的饱和水汽和水汽压(E)之比。之比。关系式：关系式：f=e/E100%单位：位：e 不不变，温度逐，温度逐渐上升，上升，f值逐逐渐减小。空气由减小。空气由饱和和转向向未未饱和状和状态，出，出现云云雾逐逐渐消散消散现象（温度愈高，象（温度愈高，f值愈小，愈小，愈愈远离离饱和；相反愈接近和；相反愈接近饱和）和）e 不不变，温度逐，温度逐渐下降，下降，f 值逐逐渐增大。空气由未增大。空气由未饱和和饱和和过饱和状和状态，出，出现水汽水汽发生凝生凝结的云的云雾，甚至降，甚至降水水现象象(3)(3)相对湿度相对湿度(f)第6页/共79页在当时气温下应有的饱和水汽压（在当时气温下应有的饱和水汽压（E）与实际水）与实际水汽压（汽压（e）之差。表示实际空气距离饱和的程度。）之差。表示实际空气距离饱和的程度。单位：单位：hpa，mm(4)(4)饱和差饱和差(d)d0 空气远离饱和状态空气远离饱和状态 d0（Ee）空气达饱和空气达饱和 d0 空气达过饱和空气达过饱和 表达式：表达式：dEe第7页/共79页 比湿：一比湿：一团湿空气中，水汽湿空气中，水汽质量与量与该团空气空气总质量的比量的比值 表达式表达式 q=mw/(md+mw);单位单位：g/g，g/kg 式中：式中：mw:湿空气湿空气质量，量，md:干空气干空气质量。量。比湿与水汽比湿与水汽压（e，hpa）、气）、气压（p，hpa）的关系式）的关系式为 q=0.622e/p （g/g）或）或q=622e/p （g/kg）(5)(5)比湿比湿(q)和混合比和混合比(s)混合比：一混合比：一团湿空气中，水汽湿空气中，水汽质量与干空气量与干空气质量的比量的比值 表达式表达式 S=mw/md ;单位单位：g/g，g/kg 混合比与水汽混合比与水汽压(e，hpa)、气、气压（p，hpa）关系式）关系式为 S=0.622e/(p-e)（g/g）或）或S=622e/(p-e)(g/kg)第8页/共79页当空气中水汽含量不当空气中水汽含量不变且气且气压一定一定时，气温降低到使空，气温降低到使空气气刚好达到好达到饱和和时的温度。的温度。单位位：K 例：某地某日例：某地某日14点时，点时，t30、E42.5 hpa、e31.7hpa、f31.742.510074.58（未饱和）（未饱和）当当t由由30 降至降至25 时，时，E31.7hpa，e31.7hpa，f100，此时的此时的t25 即为露点温度值。即为露点温度值。由上可知：由上可知：要使空气达到饱和出现露点，要使空气达到饱和出现露点，首先是降低气温。首先是降低气温。增加水汽含量，使空气出增加水汽含量，使空气出现饱和达到露点。现饱和达到露点。(6)(6)露点露点(Td)第9页/共79页 实际大气大气处于未于未饱和状和状态是是经常的，常的，饱和状和状态时较少，因此露点温度少，因此露点温度总比比实际大气温度低，只有当空气在大气温度低，只有当空气在饱和状和状态时，气温（，气温（t）露点温度（）露点温度（td）。依据）。依据ttd之之差，判断空气的差，判断空气的饱和程度。和程度。例例:饱和和 f100;ttd;ttd0 空气湿空气湿润、出出现凝凝结现象象未未饱和和 f100 ttd ttd0 空气干燥空气干燥过饱和和 f100 ttd ttd0 水汽水汽过多、多、产生降水生降水 气温降低出气温降低出现露点，是露点，是导致水汽致水汽产生凝生凝结的重要途径的重要途径 （水汽（水汽雨水必雨水必经之途）。之途）。第10页/共79页湿度表湿度表 自自记毛毛发湿度湿度计百叶箱通百叶箱通风干湿表干湿表第11页/共79页二二二二.湿度的变化与分布湿度的变化与分布湿度的变化与分布湿度的变化与分布1.1.日变化：日变化：相对湿度的日变化主要取相对湿度的日变化主要取决于气温。气温高相对湿度决于气温。气温高相对湿度小，气温低相对湿度大。因小，气温低相对湿度大。因为气温增高时，饱和水汽压为气温增高时，饱和水汽压增大比水汽压增大要快得多，增大比水汽压增大要快得多，气温降低时相反。因此，相气温降低时相反。因此，相对湿度最高值出现在清晨气对湿度最高值出现在清晨气温最低时，最低值出现在午温最低时，最低值出现在午后气温最高时。后气温最高时。第12页/共79页 相对湿度的年变化，一般是冬季最大，夏季最小。相对湿度的年变化，一般是冬季最大，夏季最小。但由于局地气候影响但由于局地气候影响,这种变化常遭受破坏，如季风气这种变化常遭受破坏，如季风气候区相反，夏季大，冬季小，因为夏季风来自海洋，候区相反，夏季大，冬季小，因为夏季风来自海洋，而冬季风来自大陆。而冬季风来自大陆。3 3.湿度的湿度的空间分布：空间分布：相对湿度的空间分布特征取决于纬度和海陆分布状况。相对湿度的空间分布特征取决于纬度和海陆分布状况。赤道地带终年高温多，而高纬度地带则全年低温，所赤道地带终年高温多，而高纬度地带则全年低温，所以相对湿度都较高以相对湿度都较高80。副热带区域，相对湿度较低，。副热带区域，相对湿度较低，约约50。通常，大陆湿度小，海洋大。在大陆，距离海洋越近，通常，大陆湿度小，海洋大。在大陆，距离海洋越近，相对湿度越大；距离海洋越远，相对湿度越小。相对湿度越大；距离海洋越远，相对湿度越小。2.2.年变化：年变化：第13页/共79页二二.蒸发和凝结蒸发和凝结1.1.水相变化与潜热交换：水相变化与潜热交换：蒸发蒸发由水变成水汽由水变成水汽 凝结凝结由水汽变成水由水汽变成水 冻结冻结由水变成冰由水变成冰 融解融解由冰变成水由冰变成水 凝华凝华由水汽直接变成冰由水汽直接变成冰 升华升华由冰直接变成水汽由冰直接变成水汽水的相变过程伴随着能量转化和交换，这种能量称水的相变过程伴随着能量转化和交换，这种能量称为潜热为潜热(能能)第14页/共79页2.2.蒸发及其影响因素蒸发及其影响因素 e E 时，蒸发时，蒸发;当当 e E 时，凝结时，凝结 蒸发受气象因子和地理环境影响。蒸发面温度越高，蒸发受气象因子和地理环境影响。蒸发面温度越高，蒸发越快、蒸发量越大。蒸发量变化与气温变化基本一蒸发越快、蒸发量越大。蒸发量变化与气温变化基本一致，即每天午后最大、日出前最小；夏季大冬季小；海致，即每天午后最大、日出前最小；夏季大冬季小；海洋大、大陆小。洋大、大陆小。蒸发量：蒸发量：因蒸发而消耗的水量，以水层厚度因蒸发而消耗的水量，以水层厚度(mm)表示。表示。蒸发蒸发1mm厚的水，相当于厚的水，相当于1m2面积上蒸发面积上蒸发1000g 的水量。的水量。蒸发速率：蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发出来的水分质量，单位时间从单位面积上蒸发出来的水分质量，单位为单位为gcm2s 第15页/共79页3.3.凝结及其条件凝结及其条件 空气中水汽的凝结必须具备两个条件：空气中水汽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冷却而产生降低气温，大气中水的凝结主要由于空气冷却而产生（绝热冷却：云、雨产生的主要方式；辐射冷却和平流（绝热冷却：云、雨产生的主要方式；辐射冷却和平流冷却：雾、露、霜等产生的主要方式）。冷却：雾、露、霜等产生的主要方式）。凝结核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；陆地多海洋少；城市多乡村少，工业区最多。高度递减；陆地多海洋少；城市多乡村少，工业区最多。第16页/共79页三三三三.水汽的凝结现象水汽的凝结现象水汽的凝结现象水汽的凝结现象1.1.1.1.地面凝结现象地面凝结现象地面凝结现象地面凝结现象 当近地面层空气冷却至露点温度以下时，水汽会凝结在当近地面层空气冷却至露点温度以下时，水汽会凝结在当近地面层空气冷却至露点温度以下时，水汽会凝结在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。地面或地面物体上。地面或地面物体上。地面或地面物体上。露：露：如果露点温度高于如果露点温度高于 0，水汽凝结为液态，称为露，水汽凝结为液态，称为露霜：霜：如果露点温度低于如果露点温度低于 0，水汽凝结为固态，称为霜，水汽凝结为固态，称为霜霜冻：霜冻：是指温度下降到足以引起农作物受害或死亡的低温是指温度下降到足以引起农作物受害或死亡的低温无霜期无霜期(霜期霜期)：从终霜日从终霜日(初霜日初霜日)到初霜日到初霜日(终霜日终霜日)的持续的持续时间。时间。露和霜的形成条件：露和霜的形成条件：近地面层空气湿度要大；有利于辐射冷却的天气条件；近地面层空气湿度要大；有利于辐射冷却的天气条件；地面或地物热传导不良。地面或地物热传导不良。第17页/共79页第18页/共79页晶状晶状雾凇由物体表面晶体吸附由物体表面晶体吸附过冷却冷却雾滴滴蒸蒸发出来的水汽而形出来的水汽而形成的成的雾凇。形成条件形成条件:有有雾、微、微风或静或静风及温度低于及温度低于-15。结构构:松散、稍有震松散、稍有震动就会脱落。就会脱落。雾凇雾凇积聚在地面物体积聚在地面物体(树、电线杆等树、电线杆等)迎风面上针状或粒状的迎风面上针状或粒状的白色松散微小固体白色松散微小固体(冰晶冰晶)凝结物。凝结物。第19页/共79页由由风将将过冷却冷却雾滴吹至冷物体表迅速滴吹至冷物体表迅速冻结而成，而成，雾滴滴仍保持原形状仍保持原形状(呈粒状呈粒状)。形成条件形成条件:风速；速；=-2-7结构构:紧密，能折断密，能折断树枝、枝、电线。粒状雾凇粒状雾凇第20页/共79页在接触的物体表面形成的光滑而透明的冰在接触的物体表面形成的光滑而透明的冰层形成条件形成条件:T T 00，过冷却雨滴或毛毛雨雨滴。，过冷却雨滴或毛毛雨雨滴。结 构构：紧密，能折断树枝、电线。紧密，能折断树枝、电线。分布区域分布区域：山地区域或湖区多见。山地区域或湖区多见。灾害：灾害：雾凇和雨凇属灾害性天气。雾凇和雨凇属灾害性天气。对通讯、交通、农业生产等有对通讯、交通、农业生产等有较大影响（损失）较大影响（损失）（如，压断电线、折损树木）（如，压断电线、折损树木）雨淞雨淞第21页/共79页2.2.空中凝结现象（雾和云）空中凝结现象（雾和云）雾：雾：指漂浮在近地面层、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴指漂浮在近地面层、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。当或小冰晶构成的可见集合体。当能见度能见度小于小于 1 km 1 km 称为雾；称为雾；1 110 km10 km的称为轻雾。的称为轻雾。雾的类型：雾的类型：常见的有常见的有辐射雾辐射雾和和平流雾平流雾，还有，还有蒸气雾蒸气雾、上坡雾上坡雾和和锋面雾锋面雾辐射雾辐射雾:因地面辐射冷却，使近地面层空气变冷，水汽凝结而成；因地面辐射冷却，使近地面层空气变冷，水汽凝结而成；多出现于秋冬季节无云的夜晚，谚语有多出现于秋冬季节无云的夜晚，谚语有“十雾九晴十雾九晴”之说。之说。平流雾平流雾: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。成；出现范围广。第22页/共79页城市之雾城市之雾城市之雾城市之雾第23页/共79页第24页/共79页云云第25页/共79页云：云：指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小指高悬于空中、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。云是气块上升过程绝热冷却降冰晶构成的可见集合体。云是气块上升过程绝热冷却降冰晶构成的可见集合体。云是气块上升过程绝热冷却降冰晶构成的可见集合体。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温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。云的成因：云的成因：对流运动对流运动对流运动对流运动主要形成积状云；主要形成积状云；主要形成积状云；主要形成积状云；系统性上升运动系统性上升运动系统性上升运动系统性上升运动主要形成层状云；主要形成层状云；主要形成层状云；主要形成层状云；波状运动波状运动波状运动波状运动主要形成波状云；主要形成波状云；主要形成波状云；主要形成波状云；地形作用地形作用地形作用地形作用比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。云的分类：云的分类：按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、结构、成因，将云分为结构、成因，将云分为结构、成因，将云分为结构、成因，将云分为 3 3 族族族族 10 10 属属属属 29 29 种。种。种。种。第26页/共79页云云云云 族族族族云云云云 属属属属符符符符 号号号号特特特特 征征征征 低低低低 云云云云100 100 2000m2000m积积积积 云云云云CuCu由水滴组成，云底平坦，由水滴组成，云底平坦，由水滴组成，云底平坦，由水滴组成，云底平坦，垂直向上发展，常常产垂直向上发展，常常产垂直向上发展，常常产垂直向上发展，常常产生大量降水及阵性降水。生大量降水及阵性降水。生大量降水及阵性降水。生大量降水及阵性降水。积雨云积雨云积雨云积雨云CbCb层积云层积云层积云层积云ScSc层层层层 云云云云StSt雨层云雨层云雨层云雨层云NsNs中中中中 云云云云6000m6000m高层云高层云高层云高层云AsAs由水滴和冰晶组成，可由水滴和冰晶组成，可由水滴和冰晶组成，可由水滴和冰晶组成，可降水或变雨层云。降水或变雨层云。降水或变雨层云。降水或变雨层云。高积云高积云高积云高积云AcAc高高高高 云云云云6000m6000m卷卷卷卷 云云云云CiCi由冰晶组成，一般不产由冰晶组成，一般不产由冰晶组成，一般不产由冰晶组成，一般不产生降水。生降水。生降水。生降水。卷层云卷层云卷层云卷层云CsCs卷积云卷积云卷积云卷积云CcCc第27页/共79页云量云量：天空被云遮蔽的程度叫云量，以天空被云遮蔽的程度叫云量，以010 的成数表示。云量的成数表示。云量的多少与纬度、海陆分布、大气环流等因素有关。的多少与纬度、海陆分布、大气环流等因素有关。晴天：晴天：04；多云：多云：58；阴天：阴天：910 云量带：云量带：赤道多云带：赤道多云带：赤道地区气温高、水汽来源充沛，全年以上赤道地区气温高、水汽来源充沛，全年以上升气流为主，是全球的高云量带，平均云量约为升气流为主，是全球的高云量带，平均云量约为6纬度纬度 2030 少云带：少云带：全年以下沉气流为主，空气下沉绝全年以下沉气流为主，空气下沉绝热增温、十分干燥，是全球天空相对明净的少云带，平均热增温、十分干燥，是全球天空相对明净的少云带，平均云量云量4左右，荒漠地带不足左右，荒漠地带不足2中高纬多云带：中高纬多云带：该带内气团活动频繁，冷暖空气常在此形该带内气团活动频繁，冷暖空气常在此形成锋面，是全球的高云量带，平均云量为成锋面，是全球的高云量带，平均云量为6.5 7第28页/共79页形成方式：由热力对流、冷锋面对流、地形抬升等形成形成方式：由热力对流、冷锋面对流、地形抬升等形成特征：云块孤立分散，呈白色菜花状。特征：云块孤立分散，呈白色菜花状。一般，积云出现晴好天气，积雨云出现雷阵雨或冰雹天气一般，积云出现晴好天气，积雨云出现雷阵雨或冰雹天气 积状云积状云第29页/共79页层状云层状云形成方式：形成方式：因暖空气因暖空气(空气密度小空气密度小)势力力强于冷空气而向冷空气于冷空气而向冷空气(空空气密度大气密度大)一一侧移移动，并，并稳定滑行在冷空气上方定滑行在冷空气上方绝热冷却形成。一般冷却形成。一般层状云出状云出现预示着示着35天的系天的系统性降性降水天气即将来。水天气即将来。特征：特征：云系移云系移动速度很慢速度很慢(1m/s0.1m/s)，持，持续时间长,云云层覆盖面广。覆盖面广。均匀幕状云均匀幕状云层。具有。具有较大的水平范大的水平范围（数（数千甚至上万平方千甚至上万平方km）系系统性性层状云的形成状云的形成 第30页/共79页形成方式形成方式:上升气流区形成云，下沉气流区无云，而形上升气流区形成云，下沉气流区无云，而形成波状云成波状云天气天气:它的出现预示天气现象稳定少变它的出现预示天气现象稳定少变(或晴天不变，或晴天不变，或阴雨天大风不变）或阴雨天大风不变）特征特征:云块类似瓦块状、鱼鳞状，云的厚度不大云块类似瓦块状、鱼鳞状，云的厚度不大(几十几十米几百米，有时也达米几百米，有时也达10002000米米)波状云波状云第31页/共79页积云平底，向上发展积云：平底，向上发展第32页/共79页第33页/共79页第34页/共79页第35页/共79页鬃积雨云鬃积雨云 第36页/共79页透光高积云透光高积云 第37页/共79页层积云层积云第38页/共79页层云层云第39页/共79页雨层云雨层云第40页/共79页高层云高层云第41页/共79页高积云高积云第42页/共79页第43页/共79页第44页/共79页第45页/共79页第46页/共79页晕晕 当天空中有冰晶组成的卷层云围绕在太阳或月当天空中有冰晶组成的卷层云围绕在太阳或月当天空中有冰晶组成的卷层云围绕在太阳或月当天空中有冰晶组成的卷层云围绕在太阳或月亮的周围时，光线经过冰晶的折射和反射作用，偶亮的周围时，光线经过冰晶的折射和反射作用，偶亮的周围时，光线经过冰晶的折射和反射作用，偶亮的周围时，光线经过冰晶的折射和反射作用，偶而会出现一个或两个以上的彩色光环围绕在太阳或而会出现一个或两个以上的彩色光环围绕在太阳或而会出现一个或两个以上的彩色光环围绕在太阳或而会出现一个或两个以上的彩色光环围绕在太阳或月亮的四周，呈现内红外紫的排列，有时还会见到月亮的四周，呈现内红外紫的排列，有时还会见到月亮的四周，呈现内红外紫的排列，有时还会见到月亮的四周，呈现内红外紫的排列，有时还会见到一些彩色或白色的光斑、光弧。这种出现光圈、光一些彩色或白色的光斑、光弧。这种出现光圈、光一些彩色或白色的光斑、光弧。这种出现光圈、光一些彩色或白色的光斑、光弧。这种出现光圈、光斑及光弧等光学现象统称为斑及光弧等光学现象统称为斑及光弧等光学现象统称为斑及光弧等光学现象统称为“晕晕晕晕”(halo)(halo)(halo)(halo)。第47页/共79页谚语谚语“日晕风，月晕雨日晕风，月晕雨”：表示已经有锋面或：表示已经有锋面或低气压自远方接近，是天气转坏的前兆低气压自远方接近，是天气转坏的前兆第48页/共79页第49页/共79页卷积云卷积云第50页/共79页旗云（地形云）旗云（地形云）第52页/共79页火山云火山云美国圣劳伦斯火山美国圣劳伦斯火山美国圣劳伦斯火山美国圣劳伦斯火山第53页/共79页UFOUFO云（地形云）云（地形云）法国法国第54页/共79页荚状云（地形云）荚状云（地形云）第55页/共79页四四.大气降水大气降水降水量：降水量：指降落到地面上的雨和融化后的指降落到地面上的雨和融化后的雪、雪、霰、霰、雹等集聚在水平面上的水层厚，雹等集聚在水平面上的水层厚，单位为单位为 mm降水强度：降水强度：指单位时间内的降水量，单位指单位时间内的降水量，单位为为mm/h 或或 mm/d降水变率：降水变率：指各年降水量的距平数与多年指各年降水量的距平数与多年平均降水量的百分比，表示降水量的变化平均降水量的百分比，表示降水量的变化程度程度 Cv=距平数平均数距平数平均数100 指从云层中降落到地面的液态或固态指从云层中降落到地面的液态或固态水。水。包括雨、雪、霰、雹等。包括雨、雪、霰、雹等。第56页/共79页降水的形成降水的形成降水的形成降水的形成 降水从云中来，但有云未必有降水。形成降水的关降水从云中来，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气阻力和上升气流的顶键，是云滴迅速增大到能克服空气阻力和上升气流的顶托，并在降落过程中不被蒸发掉。托，并在降落过程中不被蒸发掉。凝结凝结(凝华凝华)增长：指水汽分子凝结增长：指水汽分子凝结(凝华凝华)在云滴在云滴(冰晶冰晶)表面上，使云滴表面上，使云滴(冰晶冰晶)增长的过程。增长的过程。过冷水滴蒸发过冷水滴蒸发过冷水滴蒸发过冷水滴蒸发冰晶凝华增长冰晶凝华增长冰晶凝华增长冰晶凝华增长小水滴蒸发小水滴蒸发小水滴蒸发小水滴蒸发大水滴凝结增长大水滴凝结增长大水滴凝结增长大水滴凝结增长暖水滴蒸发暖水滴蒸发暖水滴蒸发暖水滴蒸发冷水滴凝结增长冷水滴凝结增长冷水滴凝结增长冷水滴凝结增长第57页/共79页冷云与暖云的云滴增长冷云与暖云的云滴增长冷云与暖云的云滴增长冷云与暖云的云滴增长1.1.由冰晶和过冷却水滴混合组成的由冰晶和过冷却水滴混合组成的由冰晶和过冷却水滴混合组成的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称为冷云或冰水混合云称为冷云或冰水混合云称为冷云或冰水混合云，其云体高度在云，其云体高度在云，其云体高度在云，其云体高度在00等温线以上；由不同大小、冷暖等温线以上；由不同大小、冷暖等温线以上；由不同大小、冷暖等温线以上；由不同大小、冷暖水滴组成的云则称为暖云，其云体高度在水滴组成的云则称为暖云，其云体高度在水滴组成的云则称为暖云，其云体高度在水滴组成的云则称为暖云，其云体高度在0 0 等温线以等温线以等温线以等温线以下。下。下。下。2.2.在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽在温度相同条件下，冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，水滴不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种压，水滴不断蒸发变小而冰晶则不断凝华增大，这种压，水滴不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种压，水滴不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种过程称为冰晶效应。过程称为冰晶效应。过程称为冰晶效应。过程称为冰晶效应。3.3.冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而小冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而小冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而小冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而小(暖暖暖暖)水滴蒸水滴蒸水滴蒸水滴蒸发变小、大发变小、大发变小、大发变小、大(冷冷冷冷)水滴凝结增大却是暖云云滴增长的主要水滴凝结增大却是暖云云滴增长的主要水滴凝结增大却是暖云云滴增长的主要水滴凝结增大却是暖云云滴增长的主要方式。方式。方式。方式。4.4.由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速下降，所以单由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速下降，所以单由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速下降，所以单由于随着云滴半径增大，其增长速度迅速下降，所以单靠凝结靠凝结靠凝结靠凝结(凝华凝华凝华凝华)难以形成降水。难以形成降水。难以形成降水。难以形成降水。第58页/共79页碰并增长碰并增长碰并增长碰并增长是指是指是指是指两个或两个以上的水滴相碰合两个或两个以上的水滴相碰合两个或两个以上的水滴相碰合两个或两个以上的水滴相碰合并而增大的过程。下降时，大水滴并而增大的过程。下降时，大水滴并而增大的过程。下降时，大水滴并而增大的过程。下降时，大水滴追上小水滴；上升时，小水滴追上追上小水滴；上升时，小水滴追上追上小水滴；上升时，小水滴追上追上小水滴；上升时，小水滴追上大水滴，都会发生碰并，使云滴迅大水滴，都会发生碰并，使云滴迅大水滴，都会发生碰并，使云滴迅大水滴，都会发生碰并，使云滴迅速增大。速增大。速增大。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）增共同作用，初期以凝结（凝华）增共同作用，初期以凝结（凝华）增共同作用，初期以凝结（凝华）增长为主，后期则以碰并增长为主，长为主，后期则以碰并增长为主，长为主，后期则以碰并增长为主，长为主，后期则以碰并增长为主，尤其在低纬度地区的暖云降水，碰尤其在低纬度地区的暖云降水，碰尤其在低纬度地区的暖云降水，碰尤其在低纬度地区的暖云降水，碰并增长更为重要。并增长更为重要。并增长更为重要。并增长更为重要。第59页/共79页人工降水人工降水根据自然界降水的原理，利用催化剂，促使云滴迅速根据自然界降水的原理，利用催化剂，促使云滴迅速根据自然界降水的原理，利用催化剂，促使云滴迅速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，达到降水的方法。凝结或碰并增大形成雨滴，达到降水的方法。凝结或碰并增大形成雨滴，达到降水的方法。凝结或碰并增大形成雨滴，达到降水的方法。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：方法：方法：干冰干冰干冰干冰(降温降温降温降温自生冰晶自生冰晶自生冰晶自生冰晶)人工冰核人工冰核人工冰核人工冰核(碘化银、氯化汞等碘化银、氯化汞等碘化银、氯化汞等碘化银、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第60页/共79页雨量和分级雨量和分级 种类种类种类种类 24242424小时小时小时小时降水量降水量降水量降水量(mm)(mm)(mm)(mm)1 1 1 1小时小时小时小时降水量降水量降水量降水量(mm)(mm)(mm)(mm)目视特征目视特征目视特征目视特征小雨小雨小雨小雨10.0 10.0 2.5 2.5 雨滴清晰可辨，地全湿，无雨滴清晰可辨，地全湿，无积水或积水形成很慢积水或积水形成很慢 中雨中雨中雨中雨10.0 10.0 24.924.92.5 2.5 8.0 8.0 雨滴连续成线，可闻雨声，雨滴连续成线，可闻雨声，地面积水形成较快地面积水形成较快 大雨大雨大雨大雨25.0 25.0 49.949.98.0 8.0 16.016.0雨滴模糊成片，雨声激烈，雨滴模糊成片，雨声激烈，地面积水形成很快地面积水形成很快 暴雨暴雨暴雨暴雨50.0 50.0 99.999.916.0 16.0 雨如倾盆，讲话受雨声干扰雨如倾盆，讲话受雨声干扰而听不清楚，地面积水而听不清楚，地面积水水水流流大暴雨大暴雨大暴雨大暴雨100.0100.0 200.0200.0特大暴雨特大暴雨特大暴雨特大暴雨 200.0200.0第61页/共79页降水的类型（成因分类）降水的类型（成因分类）对流雨：对流雨：近地面气层强烈受热上升，冷却凝结形成积雨近地面气层强烈受热上升，冷却凝结形成积雨近地面气层强烈受热上升，冷却凝结形成积雨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；赤道常年可云而降雨，常伴随雷电现象，又称热雷雨；赤道常年可云而降雨，常伴随雷电现象，又称热雷雨；赤道常年可云而降雨，常伴随雷电现象，又称热雷雨；赤道常年可见，我国夏季常见。见，我国夏季常见。见，我国夏季常见。见，我国夏季常见。气旋雨：气旋雨：气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成雨。降气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成雨。降气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成雨。降气旋中心气压低，空气辐合上升凝结成雨。降水范围广、时间较长。水范围广、时间较长。水范围广、时间较长。水范围广、时间较长。锋面雨：锋面雨：冷暖气团相遇，暖湿气流沿锋面抬升凝结成雨。冷暖气团相遇，暖湿气流沿锋面抬升凝结成雨。冷暖气团相遇，暖湿气流沿锋面抬升凝结成雨。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。降水范围广、时间长。在温带很常见。降水范围广、时间长。在温带很常见。降水范围广、时间长。在温带很常见。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。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。地形雨：地形雨：暖湿气流沿山地迎风坡抬升冷却凝结而降水。暖湿气流沿山地迎风坡抬升冷却凝结而降水。暖湿气流沿山地迎风坡抬升冷却凝结而降水。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，而背风坡则由于焚风效应，山地迎风坡常形成多雨中心，而背风坡则由于焚风效应，山地迎风坡常形成多雨中心，而背风坡则由于焚风效应，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。降水少，成为雨影区。降水少，成为雨影区。降水少，成为雨影区。第62页/共79页对流雨的形成对流雨的形成第63页/共79页地形雨的形成第64页/共79页台风雨台风雨第65页/共79页降水的类型（性质分类）降水的类型（性质分类）连续性降水：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，雨或雪连续不断地下，而且比较均匀，强度变化不大，雨或雪连续不断地下，而且比较均匀强度变化不大，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、范围广，降水量往往也比较大。一般降水历时长、范围广，降水量往往也比较大。一般降水历时长、范围广，降水量往往也比较大。一般降水历时长、范围广，降水量往往也比较大。间断性降水：间断性降水：雨或雪时下时停，或强度有明显的大小变化，但其变化雨或雪时下时停，或强度有明显的大小变化，但其变化雨或雪时下时停，或强度有明显的大小变化，但其变化雨或雪时下时停，或强度有明显的大小变化，但其变化较缓慢，降水历时长短不等。较缓慢，降水历时长短不等。较缓慢，降水历时长短不等。较缓慢，降水历时长短不等。阵性降水：阵性降水：雨或冰雹呈阵性下降，偶尔有阵雪。骤降骤停，或强度雨或冰雹呈阵性下降，偶尔有阵雪。骤降骤停，或强度雨或冰雹呈阵性下降，偶尔有阵雪。骤降骤停，或强度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，下降速度快，强度大，但往往降水历时短，变化很突然，下降速度快，强度大，但往往降水历时短，变化很突然，下降速度快，强度大，但往往降水历时短，变化很突然，下降速度快，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，便是雷范围小。如果在阵雨的同时还伴有闪电和雷鸣，便是雷范围小。如果在阵雨的同时还伴有闪电和雷鸣，便是雷范围小。如果在阵雨的同时还伴有闪电和雷鸣，便是雷阵雨阵雨阵雨阵雨第66页/共79页（三）降水的时间变化（三）降水的时间变化 赤道型：赤道型：南北纬南北纬10以内地区，终年多雨。春分、秋分前后降水最以内地区，终年多雨。春分、秋分前后降水最多，而夏至、冬至期间降水较少。多，而夏至、冬至期间降水较少。副热带型：副热带型：大陆东岸降水集中在夏季大陆东岸降水集中在夏季(季风型或称夏雨型季风型或称夏雨型)，大陆西，大陆西岸则冬季多雨岸则冬季多雨(地中海型或称冬雨型地中海型或称冬雨型)温带及高纬型：温带及高纬型：内陆及东海岸夏季对流雨；西海岸秋冬气旋雨内陆及东海岸夏季对流雨；西海岸秋冬气旋雨(海洋型海洋型)1.降水的日变化降水的日变化2.降水的季节变化降水的季节变化第67页/共79页1.赤道多雨带：赤道多雨带：赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约赤道及其两侧，是全球降水最多的地带，年降水量约 2000-3000 mm2000-3000 mm2.副热带少雨带：副热带少雨带：南北纬南北纬南北纬南北纬 1515 -3535 地带，受副热带高压的下沉气流和信风地带，受副热带高压的下沉气流和信风地带，受副热带高压的下沉气流和信风地带，受副热带高压的下沉气流和信风影响，干旱少雨，年平均降水量影响，干旱少雨，年平均降水量影响，干旱少雨，年平均降水量影响，干旱少雨，年平均降水量 500 mm 500 mm 以下，此带以下，此带以下，此带以下，此带的大陆西岸和内部更不到的大陆西岸和内部更不到的大陆西岸和内部更不到的大陆西岸和内部更不到200 mm200 mm，但大陆东南部受季，但大陆东南部受季，但大陆东南部受季，但大陆东南部受季风、地形影风、地形影风、地形影风、地形影 响，可形成多雨中心；响，可形成多雨中心；响，可形成多雨中心；响，可形成多雨中心；3.中纬度多雨带：中纬度多雨带：大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较大陆西岸受西风控制，大陆东岸受季风影响，降水较多，多，多，多，500-