第三章 大气中的水分 农业气象教学课件
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大气 农业气象学 教学课件
烟雾 汽车尾气
对肺危害最大区 水泥灰尘 煤烟
薄雾
海洋盐粒
花粉
沙粒
二、大气的垂直结构
描述大气温度在垂直方向的变化，常采 用垂直温度梯度概念，简称气温直减率， 用γ表示，并规定：温度随高度的升高而 降低为正值。
γ=ΔT/ΔZ
γ数值正负的意义：
γ＞0，表示气温随高度升而降→递减层结→大 气密度上大下小，下层空气上升，上层空气下 沉，产生对流，属于不稳定层结，有利于污染 物扩散；
γ＜0，表示气温随高度的升高而升高→逆温层 结→大气密度上小下大，属于稳定层结，不利 于污染物扩散。阴天和早晨易产生逆温。
γ=0 表示气温随高度的升高基本不变，属于中 性层结。多发生在风速较大的阴天或多云天。
1、对流层：
厚度：变化的（热胀冷缩） 不同纬度、不同季节的规律如何？
特点： 引力使3/4大气和几乎全部水汽集中在这层 因水汽使天气现象多样 此层对人类影响最大 （1）气温随高度的上升而降低：
一、大气污染源： 我国属于“煤烟型”污染 ! ?
1 、 工 业 污 染 源 ： 大 而 集 中 ， 主 要 是 SO2 、 NOX 、烟尘
2、交通运输污染源：主要是汽车尾气 3、农业污染源：化肥、农药、家畜饲养等 4、生活污染源：炉灶及取暖（尤其冬季）
二、大气污染物
三、大气污染的危害 1、人类健康 2、农业生产 3、对全球气候
，一般地，有逆温层时， （好或差）。
大气中CO2浓度提高将有利于提高水分利用率？
练习作业
地球大气是 、 和
的混合物。
大气的组成成分中与农业关系最密切的
有：
、
、
和
。
在组成大气的各种气体成分中，以水汽含量的变化幅
大气水分和降水ppt课件
人工增雨，福州，2003
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
宁夏 20030406
碘化银 增雨
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
3、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，500 — 1000mm ；
4、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 300 mm 。
哈尔滨
20040427
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防雹作业
北京，20040704
★雨量和分级
种类
24小时 降水量
12小时 降水量
目视特征
小雨
＜10.0 mm
＜5.0 mm
Cv = 距平数／平均数×100％
（一）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。 1、凝结（凝华）增长：指水汽分子凝结（凝 华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶） 增长的过程。
①过冷水滴蒸发→冰晶凝华增长
★云
——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。
◆云的成因：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。
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4、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 300 mm 。
哈尔滨
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北京，20040704
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种类
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12小时 降水量
目视特征
小雨
＜10.0 mm
＜5.0 mm
Cv = 距平数／平均数×100％
（一）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。 1、凝结（凝华）增长：指水汽分子凝结（凝 华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶） 增长的过程。
①过冷水滴蒸发→冰晶凝华增长
★云
——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。
◆云的成因：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。
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气象学第4章 大气中的水分PPT课件
• 4.3 水汽凝结 • 4.3.1 凝结条件 • 4.3.2 凝结物 • 4.3.3 降水
• 4.3.1、凝结条件
• 4.3.1.1 空气的饱和或过饱和
• A 在一定温度下增加空气中的水汽含量，使水汽压增 大；(蒸发面温度明显高于气温。南方秋、冬季节清晨 水面上形成的雾）
• B 在空气中水汽含量不变的情况下，通过空气冷却， 使饱和水汽压减小。
• 意义：露对一些雨水稀少的干旱地区或干热天气条件下的农业生 产有意义，起着一种维护植物生命，缓解旱情的作用，有利于农 药利用，但也会助长植物病原菌，水果表面锈斑，重露可使秸杆 和穗粒湿度增大，影响收割和脱粒。
• 2 雾凇：雾凇是附着于树枝、电线和物体的迎风面上的一种白色 疏松的凝结物。雾滴附着并冻结而形成，常见于寒冷有雾的天气 里。多形成于气温在-2——-20oc
• Td的大小可以直接表示空气中的水汽含量多少。
• t-Td 表示空气的潮湿程度。
• 比湿(q)：单位质量空气中所含的水汽质量称为比湿 （克/克、克/千克）。
q mw md mw
• 公式中 mw、md分别表示单位质量空气中 水汽质量和 干空气质量
• 由气体状态方程( pRdT
) 可导出下列关
系表达式
• 其中E0为00c的饱和水气压 。E0＝6.11。t是
蒸发面温度 a b是经验系数。纯水面上a=7.63 b=241.9,纯冰面上 a=9.5 b=265.5 • 例：一气团温度为21.0c,干绝热上升400米达到 饱和，求该气团的水汽压、和相对湿度。 （2） 蒸发面: • A 冰面 ： E水>E冰
• 2 年变化： • 与温度年变化相似。在陆地上，最大值
出现在7月，最小值出现在1月；海洋上 ，最大值在8月，最小值在2月。
农业气象学-水分-y-070
农业气象学
三.降水的分类 根据降水强度分为：小雨、中雨、大雨、暴雨、 大暴雨、特大暴雨；小雪、中雪、大雪。 根据降水性质分为：连续性降水、间歇性降水、 阵性降水、毛毛状降水
农业气象学
§3.5水分与农业
农业气象学
一.水分的生理作用
(一)制造有机物的原料。 (二)重要的溶剂和生命的介质。 (三)调节植物体温。 (四)维持植物细胞及组织的紧张度。
农业气象学
2.饱和水汽压(E ):空气饱和状态下的水汽压。 饱和水汽压随温度升高而迅速增大，与温度关 系常用Magnus半经验公式表示，即
式中:E0是0℃时的饱和水汽压，等于6.11hPa； t 是蒸发面的温度(℃)； a、b是经验系数。 用于纯水面上时 a=7.63，b=241.9；
E = E0 ×10
云滴非常小，只要云滴增大到其所受到 重力大于浮力，并使其下降的速度大于上升 气流的速度，并在下降的过程中不被蒸发掉， 降落到地面就会形成降水。
农业气象学
云滴增大的途径 1.凝结增长过程。 *： 2.碰并增长过程。
农业气象学
二.降水的表示方法 1.降水量：从云中降落到地的液态或固态水， 未经蒸发、渗透和流失，在水平面上积聚的水层厚 度。单位 ㎜ ，数值保留一位小数。 2.降水强度：单位时间内的降水量。 通常取10min、1h或1d内的降水量。 3.降水变率。 4.降水保证率。
农业气象学
§3.2 蒸发与蒸腾
当温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的 自由面逸出而变为气态的过程或现象，称为蒸发。
单位时间内单位面积上蒸发的水量，称为蒸发 速率，也称蒸发通量密度，单位为g · ㎝-2· s-1 。 在气象观测中，某段时间内自然水面因蒸发而 消耗掉的水层厚度称为蒸发量，单位为 ㎜ 。
气象学-大气水分
空气湿度第一节第二节第三节蒸发与蒸腾水汽凝结与大气降水退出第四节水分与农业第四章水分二三第一节空气湿度（air humidity)空气湿度的表示方法空气湿度的时空变化一水的相变一、水的相变水汽是大气中唯一能发生相变的气体，水的三相为水汽、水、冰。
•水相变化的物理过程从分子运动学的观点看，水相变化是各相之间分子交换的过程。
•水相变化中的三种过程在水和水汽共存的系统中，存在三种过程：蒸发过程、凝结过程和动态平衡。
气象学上用空气湿度表示大气中水汽含量的多少二、空气湿度的表示方法1.水汽压(water vapour pressure)水汽压（e）：空气中水汽产生的压强。
水汽压可以直接表示空气中水汽含量的多少。
水汽压单位：百帕（hPa），毫米汞柱mmHg饱和水汽压：空气中水汽达到饱和状态时的水汽压(saturation/equilibrium vapour pressure)，用E或e表示。
s(1)物态同温度下冰面E冰<E水饱和水汽压E的影响因素云中，冰晶与过冷却水滴常常并存，若E冰<e<E水，则水滴将蒸发而逐渐缩小，冰晶将不断凝华而增大，水分子不断从水滴向冰晶转移，这就是“冰晶效应”E受物态、蒸发面形状、水溶液浓度、温度等因素影响。
凝结增长大小水滴共存(2)蒸发面形状当蒸发面曲率半径<1μm，与水分子半径相近时，蒸发面形状会影响E的大小。
(3)云中水滴大小云中水滴大小不一，曲率不同，若实际水汽压介于大小水滴的E之间时(E大<e<E小)，小水滴因蒸发而缩小，大水滴因凝结而增大。
凝结增长(4)蒸发面浓度当蒸发面浓度的不同，也会影响E的大小。
因为浓度大的液体表面水分子占据的面积小，单位时间内逸出的水分子就少。
饱和水汽压与温度关系曲线饱和水汽压(E)温度(℃)4.饱和差（saturation deficit/deficiency)饱和差（d）：同温度下的饱和水汽压与空气中实际水汽压之差。
第三章大气中的水分(2011级用)汇总
第三章 大气中的水分
13
2019/1/3
第三章 大气中的水分
14
2019/1/3
第三章 大气中的水分
15
二、饱和水汽压
2、饱和水汽与蒸发面性质的关系
2）溶液面的饱和水汽压
同一温度下，溶液面饱和水汽压小于纯水面
溶液浓度越高，饱和水汽压越小
2019/1/3
第三章 大气中的水分
16
溶液
与纯水的饱和水 汽压之比
影响蒸发的因素 大气中水汽凝结的条件
2019/1/3
第三章 大气中的水分
4
第一节
蒸发和凝结
一、水相变化
二、饱和水汽压 三、影响蒸发的因素 四、湿度的时间变化和分布 五、大气中水汽凝结的条件
第二节
2019/1/3 第三章 大气中的水分 5
一、水相变化
相：在几个或几组彼此性质不同的均匀部分所
2019/1/3
第三章 大气中的水分
26
混合冷却
由水平混合而产生的凝结
2019/1/3
第三章 大气中的水分
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§3.2 地表面及大气中的凝结现象
一、地表面的凝结现象
1、露和霜（露 霜） 2、雨凇和雾凇（雨凇 雾凇） 二、大气中的凝结现象 1、雾（雾） 2、云（云）
第三节
2019/1/3 第三章 大气中的水分 28
7.63t 241.9t
冰面：E
E0 10
9.5t 265.5t
2019/1/3
第三章 大气中的水分
11
例如：当饱和空气的温度由35℃下降到30℃ 时，每立方米的饱和空气中可凝结的水汽量为9.2 克；而当饱和空气的温度由15℃下降到10℃时， 温度同样降低了5℃，但相应的水汽凝结量仅为 3.4克。
大气的水分和降水课件
大气的水分和降水
（四）降水量的分布
降水量的空间分布，受地理纬度、海陆位置、大 气环流、天气系统和地形等多种因素制约。从降 水量的纬度分布来看，全球可划分四个降水带
（l）赤道多雨带：赤道及其两侧地带是全球降水 量最多地带，年降水量至少1500 毫米，一般为 2000—3000 毫米。如果气流运动方向与地形相配 合，可以形成大量的降水。例如，尼加拉瓜圣若 德尔-苏尔（11°N）年降水量6588 毫米；哥伦比 亚中部的阿诺利（7°N）年降水量7139 毫米； 非洲喀麦隆山地西坡（4°N）年降水量高达 10470 毫米。
大气的水分和降水
（4）高纬少雨带：本带因纬度高，全年气温 很低，蒸发微弱，故降水量偏少，年降水量一 般不超过300 毫米。
大气的水分和降水
大气的水分和降水
大气的水分和降水
（三）降水类型
大气中气流上升有不同的方式，导致降水的成 因也有所不同，根据气流上升特点，降水可分 以下三个基本类型：
大气的水分和降水
1.对流雨 近地面气层强烈受热，造成不稳定的对流运动，
气块强烈上升，气温急剧下降，水汽迅速达到 饱和而产生对流雨。这类降水多以暴雨形式出 现，并伴随雷电现象，所以又称热雷雨。其形 成的条件是：空气湿度很高，热力对流运动强 烈。从全球范围来说，赤道带全年以对流雨为 主。我国西南季风控制的地区，也以热雷雨为 主，通常只见于夏季。
大气的水分和降水
大气的水分和降水
3.锋面（气旋）雨
两种物理性质不同的气块相接触，暖湿气流循 交界面滑升，绝热冷却，达到凝结高度时便产 生云雨。由于空气块的水平范围很广，上升速 度缓慢，所以锋面雨一般具有雨区广、持续时 间长的特点。温带地区，锋面雨占有重要地位。
大气的水分和降水