第二部分水汽凝结物及成因2

3、凝结及其条件 ——空气中水的凝结必须具备两个条件： ◆空气要达到饱和或过饱和状态； ◆要有凝结核。 ——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； ◆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；辐射冷却和平流冷却：雾、露、霜等 产生的主要方式 ）。 ▲凝结核——指具有吸湿性、可作为水汽凝 结核心的微粒。其含量随高度递减；陆地多 海洋少；城市多乡村少，工业区最多。
（二）湿度的变化与分布
1、日变化： 相对湿度的日变化主要取决 于气温。气温高相对湿度小，气温低相对 湿度大。因为气温增高时，饱和水汽压增 大比水汽压增大要快得多，气温降低时相 反。因此，相对湿度最高值出现在清晨气 温最低时，最低值出现在午后气温最高时。
2、年变化： 相对湿度的年变化，一般是 冬季最大，夏季最小。但季风气候区相反， 夏季大冬季小，因为夏季风来自海洋，而 冬季风来自大陆。
3、饱和水汽压： 指一定体积空气在一定 温度条件下所能容纳的最大水汽量所具有 的压力，用 E 表示，其单位与水汽压相同。 饱和水汽压随温度升高而增大，随温度降 高压 低而减小。气体状态方程:P=ρRT 4、相对湿度： 指空气中实际水汽压与同 温度下的饱和水汽压之比的百分数，用 f 表示，即： 低压 f ＝ e ／E ×100％ 热 ——相对湿度大小直接反映空气距离饱和 的程度，当 e 不变时，气温升高饱和水汽 压增大，相对湿度减小。
四、降水
——指从云层中降落到地面的液态或 固态水。包括雨、雪、霰、雹等。 ◆降水量：指降落到地面上的雨和融 化后的雪、霰、雹等集聚在水平面上 的水层厚度，单位为 mm 。 ◆降水强度：指单位时间内的降水量， 单位为 mm／h 或 mm／d 。 ◆降水变率：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 水量的变化程度。 Cv = 距平数／平均数×100％
★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 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。 ◆云的成因： 对流运动——主要形成积状云； 系统性上升运动——主要形成层状云； 波状运动——主要形成波状云； 地形作用——比较复杂，可以形成各种云。 ◆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、结构、成因，将 云分为 3 族 10 属 29 种。
（一）水相变化过程
1、水相变化与潜热交换： 蒸发——由水变成水汽； 凝结——由水汽变成水； 冻结——由水变成冰； 融解——由冰变成水； 凝华——由水汽直接变成冰； 升华——由冰直接变成水汽。 ◆水的相变过程伴随着能量转化 和交换，这种能量称为潜热（能）。
潜热交换
◆由水的相变导致的热量吸收和释放过程，称
低压
高压
冷
5、饱和差： 指在一定温度下，饱和水汽 饱和差与露点 压与空气中实际水汽压之差，用 d 表示。 d ＝ E－ e ，单位与水汽压相同。饱和差 越大，说明空气中水汽含量越少。
6、露点： 指空气中水汽含量不变，气压 保持一定时，气温下降到使空气达到饱和 时的温度。用 Td 表示。 在饱和空气中， T－Td ＝ 0 ； 而在未饱和空气中，则 T－Td ＝＞ 0 。 T－Td 差值越大，相对 湿度越小，反之相对湿度越大。气温降到 露点，是水汽凝结的必要条件。
2、空中凝结现象（云和雾） ★雾：指漂浮于近地面，由微小水滴组成的 经常呈乳白色，使水平能见度小于1km的物 理现象称为雾； 轻雾:如由悬浮于近地面空气中的大量范围内的物理现象则 称为轻雾。
2、空中凝结现象（云和雾）
★雾的类型: ◆雾按强度分为：雾（0.5km～小于1km）、浓雾 （0.05km～0.5km）、强浓雾（〈0.05km） ◆雾按形成原因分：最常见的是辐射雾和平流雾， 还有蒸气雾、上坡雾和锋面雾。 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；多出现于秋冬季节 无云的夜晚，谚语有 “ 十雾九晴 ” 之说。 平流雾——暖湿气流移到冷的下垫面上，冷 却降温，水汽凝结而形成；出现范围广。 ★雾的景观
★雨量和分级
种类 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨
24小时 降水量
＜10.0 mm 10.0 ～24.9 25.0 ～ 49.9 50.0 ～ 99.9
12小时 降水量
＜5.0 mm 5.0
目视特征
雨滴清晰可辨，地全湿， 无积水或积水形成很慢
雨滴连续成线，可闻雨 ～ 14.9 声，地面积水形成较快
第二节 大气水分和降水
一、大气湿度
大气中水分含量的多少，称为 湿度，即空气的干湿程度。
（一）湿度的表示方法
1、水汽压： 指大气中水汽部分的分压力， 用 e 表示，单位是 hPa 。空气中水汽含量 越多，水汽压越大。
2、绝对湿度： 指单位体积湿空气所含有 的水汽质量，又称为水汽密度， 用 a 表示， 其单位为 g／m3 或 g／cm3 。空气中水汽 含量越多，绝对湿度就越大。 由于水汽含 量难以直接测量，通常以 e 代替 a 。
为潜热交换（过程）。 蒸发、融解、升华——吸收潜热； 凝结、冻结、凝华——释放潜热。 例如： 常温下，水的蒸发潜热为 L ＝ 2497 J ，即蒸 发 1 g 水需要消耗 2497 J 的热量；与此相反， 1 g 水冻结成冰则可释放出334.7 J 热量。
2、蒸发及其影响因素
当 e ＜ E 时，出现蒸发； 当 e ＞ E 时，则出现凝结。 ◆蒸发量：因蒸发而消耗的水量，以水层厚度 mm 表示。蒸发 1 mm 厚的水，相当于 1 m2 面积上蒸发 1000g 的水量。 ◆蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发出来 的水分质量，单位为 g／cm2 ·s 。 ——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。
15.0 雨滴模糊成片，雨声激 ～ 29.9 烈，地面积水形成很快 30.0 ～ 69.9 雨如倾盆，讲话受雨声 干扰而听不清楚，地面 积水→水流
100.0 ～ 249.0
＞ 250.0
70.0 ～ 139.9
＞ 140.0
（二）降水的类型（成因分类）
1、对流雨：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； 赤道常年可见，我国夏季常见； 2、气旋雨：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； 3、锋面雨：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；
（三）降水的时间变化
1、赤道型：南北纬10°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。 2、副热带型： 大陆东岸降水集中在夏季 （季风型或称夏雨型），大陆西岸则冬季 多雨（地中海型或称冬雨型）； 3、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（海洋型）。
2、碰并增长
是指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，使云滴迅速增大。 ◆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，碰并增长 更为重要。
★人工降水
◆水分条件
指降水量与实际蒸发量之差。 降水量＞蒸发量时，气候湿润； 降水量＜蒸发量时，气候干燥。
（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 ②小水滴蒸发→大水滴凝结增长
3、湿度的空间分布
相对湿度的空间分布特征取决于纬度和 海陆分布状况。 赤道地带终年高温多雨，而高纬度地带 则全年低温，所以相对湿度都较高≥80％。 副热带区域，相对湿度较低，约50％。 通常，相对湿度大陆小,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。
二、水相变化
③暖水滴蒸发→冷水滴凝结增长
★冷云与暖云的云滴增长
——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，其云体高度在 0 ℃ 等温线以 上；而由不同大小、冷暖水滴组成的云则称为 暖云，其云体高度在 0 ℃ 等温线以下。 ——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，这种过程称为冰晶效应。 ——冰晶效应是冷云云滴增长的主要过程；而 小（暖）水滴蒸发变小、大（冷）水滴凝结增 大却是暖云云滴增长的主要方式。 ——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（凝华）难以形成降水。
★ 卫 星 云 图
云 族
低 云 100 —— 2000m
中 云 ＜6000m 高 云 ＞6000m
符 号 特 征 Cu 积 云 云的类型 由水滴组成，云底 Cb 积雨云 平坦，垂直向上发 Sc 层积云 展，常常产生大量 St 层 云 降水及阵性降水。 Ns 雨层云 As 高层云 由水滴和冰晶组成， 可降水或变 Ac 高积云 雨层云。 Ci 卷 云 由冰晶组成，一般 Cs 卷层云 不产生降水。 Cc 卷积云
云 属
◆云量
——天空被云遮蔽的程度叫云量，以0 ～ 10 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。 晴天：0～4； 多云：5 ～ 8； 阴天：9 ～ 10 。
◆云量带 赤道多云带： 上升气流，热对流，云量 6； 纬度 20 ° ～ 30° 少云带： 下沉气流，云量 4 ； 中高纬多云带： 气团、锋面频繁活动，云量 6 ～7 。
4、台风雨：可产生强度极大的降水。夏秋季常见；
5、地形雨：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，降水少，成为雨影区。