大气中的水汽
简述大气中水汽凝结的途径
简述大气中水汽凝结的途径大气中水汽凝结是大气中水蒸气在遇冷凝结成液态水的过程。
这个过程对于天气系统的发展、降水的形成以及云和雾等现象的产生都有着重要的影响。
以下是关于大气中水汽凝结途径的简述。
一、大气中水汽凝结的基本条件1. 温度降低：水蒸气在遇冷时，其温度降低，达到饱和状态，从而凝结成液态水。
2. 水汽饱和：大气中的水汽达到饱和状态，即水汽压等于饱和水汽压，是水汽凝结的必要条件。
3. 凝结核：水蒸气在凝结过程中，需要凝结核来提供凝结表面，促进水蒸气的凝结。
二、大气中水汽凝结的主要途径1. 辐射冷却：地表和低层大气的辐射冷却导致温度降低，从而使水蒸气凝结。
2. 层结冷却：在大气中，不同层次的空气温度和湿度不同，当较冷的空气下沉与较热的空气接触时，可以导致水蒸气的凝结。
3. 平流冷却：冷暖空气的水平运动，导致温度变化，促进水蒸气的凝结。
4. 混合冷却：冷暖空气的垂直运动，使得不同温度和湿度的空气混合，导致水蒸气的凝结。
三、大气中水汽凝结的影响因素1. 温度和湿度：温度和湿度是影响水汽凝结的关键因素，温度越低，湿度越高，水汽凝结越容易发生。
2. 大气稳定性：大气的稳定性影响空气的垂直运动，进而影响水汽的凝结。
3. 风速和风向：风速和风向影响空气的混合和运动，对水汽凝结产生影响。
4. 地形和地表特性：地形和地表特性影响地表温度和湿度分布，进而影响水汽的凝结。
四、大气中水汽凝结的地理分布和季节变化1. 地理分布：大气中水汽凝结的分布受到纬度、海拔高度等因素的影响，高纬度和高海拔地区更容易发生水汽凝结。
2. 季节变化：大气中水汽凝结的发生随季节变化，冬季和夜间更容易发生水汽凝结。
结束语：总之，大气中水汽凝结是大气中水蒸气在遇冷凝结成液态水的过程，其凝结途径包括辐射冷却、层结冷却、平流冷却和混合冷却等。
温度、湿度、大气稳定性、风速和风向、地形和地表特性等因素影响水汽的凝结。
了解大气中水汽凝结的途径和影响因素，有助于我们更好地理解天气系统的发展和降水的形成。
”水汽”在大气中是如何存在的？
”水汽”在大气中是如何存在的？一、水汽的来源水汽是地球上最常见的气体之一，它主要来自于水体的蒸发和植物的蒸腾。
太阳照射到地球上的水体，会使其转化为气体状态，形成水蒸气。
同时，植物通过根部吸收土壤中的水分，并通过小孔排出，形成植物蒸腾。
这些水蒸气随后进入大气中，并与空气中的其他气体混合。
二、水汽的存在形式水汽以不同的形式存在于大气中，包括湿度、云、雾和露水等。
1. 湿度：湿度是指空气中所含水汽的含量，通常以相对湿度的形式表示。
相对湿度越高，说明空气中水汽的含量越多。
当空气中的水汽达到饱和状态时，就会出现降雨的情况。
2. 云：云是由微小的水蒸气凝结形成的悬浮物，它们在大气中漂浮着。
当空气中的水汽遇冷时，会形成小水滴或冰晶，这些水滴或冰晶聚集在一起，就形成了云。
3. 雾：雾是由地面上的水汽凝结形成的悬浮物，与云的形成原理相似。
当地面上的空气温度低于饱和温度时，水汽会凝结成小水滴，形成雾气。
4. 露水：露水是指夜晚空气中的水汽凝结在物体表面上形成的水珠。
当夜晚的温度低于露点温度时，空气中的水汽会凝结成水珠，并附着在物体表面上。
三、水汽运动与循环1. 蒸发：蒸发是指液体转化为气体的过程，它是指水体中的分子吸收热量，变成气体状态，从而进入大气中。
2. 凝结：凝结是指气体或水蒸气转化为液体或固体的过程。
当气体中的水汽遇冷时，会由气体状态转化为液态或固态，形成云、雾或露水等。
3. 降水：降水是指大气中的水蒸气以液态或固态的形式从云中落下的过程。
降水形式包括雨、雪、冰雹等。
降水的形成是由于云中的水滴或冰晶之间的碰撞和凝结而形成的。
4. 循环：水汽在大气中不断循环，形成水循环。
水循环是指水从地球上的水体蒸发、形成云和降水，再回到地球上的过程。
这个过程中，水汽在大气中不断地蒸发、凝结和降水，形成一系列的气象现象。
综上所述，水汽作为地球上最常见的气体之一，它以湿度、云、雾和露水等形式存在于大气中。
它来自于水体的蒸发和植物的蒸腾，并通过蒸发、凝结和降水等过程不断循环，形成水循环。
水汽的概念
水汽的概念
水汽是指在空气中存在的水分子的气态形式。
水分子在气体状态下，以高速运动的方式散布。
即使相对湿度不高，水分子也会散布在空气中。
水汽存在于地球大气层中的几个不同的层次中，包括地面，山丘，山脉和大气层。
水汽是大气中唯一体积能够随温度而改变的组分。
水汽是地球大气层中非常重要的组分之一。
它是大气层能保持温暖的主要原因之一。
当太阳照射到地球表面时，水汽会将大部分的热量吸收并保持在空气中。
这种现象被称为温室效应，是大气层能够适宜人类生存的主要原因之一。
水汽在地球的水循环中也扮演着非常重要的角色。
当水汽达到某种量时，会以形成为云的形式存储在大气层中。
云对太阳光具有散射、反射和吸收的功能，从而降低了太阳能量的总量。
当云中的水汽达到饱和时，就会以降雨的形式下降。
这个过程被称为降水，是地球水循环的一个重要环节。
水汽的量通过相对湿度来测量。
相对湿度是指空气中所含水汽的的百分比。
例如，如果空气中水汽的含量达到了饱和状态，相对湿度就是100%。
如果相对湿度为50%，则意味着空气中含有的水汽只有其饱和状态的一半。
总的来说，水汽是地球大气层中非常重要的组分之一。
它对地球大气层的温度和湿度产生了巨大影响，影响着地球的气候和天气。
因此，更加了解水汽在地球大
气层中的作用，是我们理解和预测全球气候变化的重要基础。
14附章 大气中的水汽及其相变原理、云的形成
对流上限 几百米~2000米 Cu hum 凝结高度
500~1200
特点：a云体的水平尺度L>H垂直尺度全由水滴组成 b云内上升速度W<5米/秒
淡积云 碎积云
c
Cu hum
解体
Fc
2）、浓积云阶段——对流上限越过凝结高度很多。
a.云体L<H
Cu cong
b.云内上升速度w=15-20米/秒 c.
切变线:是一种风的不连续线，往往会使空气辐合上升。
冷锋切变
暧锋切变
准静止锋切变
冷锋式切变，即偏北风和西南风的切变；暖锋式切变， 即东南风和西南风的切变，准静止锋式切变即偏东风和偏西 风的切变。切变线一般主要出现在中、低空即3000米和 1500左右的空中。在我国东部地区常会出现和维持准静止锋 式的切变线。 如:初夏在江淮流域到长江以南的江淮切变线。夏季即会在 华北地区出现切变线。所以，切变线上降水量分布很不均匀， 常在辐合较强、水汽供应充沛的地区形成暴雨。是造成夏半 年我国降水的一个重要天气系统。
Cb
高空 伪卷云 消散 d. Cb 中空 积云性高积云 低空 积云性层积云
⑤、积状云有明显的日变化：
淡积云→浓积云（阵雨）→积雨云→消散（或者打雷、下雨） 上升 迟中午 晚下午 入夜
2、层状云—大规模上升运动形成的云。（铺天盖地，是连续比较均
匀的云层） 1) 包括：卷层云（Cs），高层云（As），雨层云（Ns），层云 （Ss）。 2) 形成原因：槽线，切变线，锋面、气旋等天气系统所引起的大规模 的系统性的铅直运动，在大气层结稳定、水汽较充沛的条件下，可 形成范围广，分布均匀的层状系。 3) 形成条件：①气层稳定（例：暖锋云系） ②垂直速度小 ③持续时间长（连续几天）
大气中存在的温室气体主要包括
水汽（Hz0）、二氧化碳（COz）、氧化亚氮(N20)、氟利昂、甲烷（CHa）等是地球大气中主要的温室气体。
温室气体指的是大气中能吸收地面反射的长波辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。
温室气体主要危害
气候变化及其影响是多尺度、全方位、多层次的，正面和负面影响并存，但负面影响更受关注。
全球变暖对许多地区的自然生态系统已经产生了影响，如气候异常、海平面升高、冰川退缩、冻土融化、河（湖）冰迟冻与早融、中高纬生长季节延长、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前，等等。
水蒸气为最大的温室气体，其高出二氧化碳近两个数量级，但其受高度、纬度的影响较大，受水域和季风的气候影响也较大，相对的:绝对湿度大的海洋性气候受人工排放的湿室气体影响不明显，海拔较高、高纬度、干旱地区等绝对湿度较低的地区受人工温室气体的影响较大。
例如中国的天山山脉处于内陆高海拔地区，雪线明显上移。
美国、欧洲等地区湿度较大人工温室气体加速水汽对流反而造成极端的低温和高温天气。
若没有水蒸气的影响，人工温室气体总体会造成温度上升，但水蒸气的存在使得大气湍流增加、气候趋于极端。
美国环境保护署认定，二氧化碳等温室气体是空气污染物，“危害公众健康与人类福祉”，人类大规模排放温室气体足以引发全球变暖等气候变化。
海拔越高水汽含量的关系
海拔越高水汽含量的关系
海拔越高，水汽含量越低，这种关系在大气科学中被称为“定律”。
大气中所有环境因素都会影响水汽含量，其中最主要的就是海拔高度。
每当海拔升高时，大气中的可溶性气体就会遇到压弱的情况，所以水汽蒸发和冷凝的速率会变慢，而大气中的水汽会减少，所以随着海拔的升高，水汽含量会逐渐减少。
除了海拔高度，气温也会影响水汽含量。
气温越高，水汽含量越高，因为温度升高会促进水汽的蒸发，大气中的水汽就会增加。
另外，湿度也会影响水汽的数量。
相对湿度越高，说明大气中有越多的水汽，水汽含量也就越高。
海拔高度影响水汽含量的原因是因为大气压弱，这就会减缓水汽蒸发和冷凝的速率，从而减少大气中的水汽。
另外，高海拔也会影响大气中温度。
海拔高度越高，大气温度就会越低，所以水汽也就越少。
随着海拔升高，气温也会越来越低，所以会减少大气中水汽的数量。
而高海拔也会减缓水汽的蒸发和冷凝速率，因此大气中的水汽会逐渐减少，水汽含量也就会随之变低。
但是，由于高海拔地区湿度低，水汽水分子之间的间隙也就越大。
为了维持相同的湿度，大气中的水汽数量就会更少。
大气科学中有一种物理定律，称为“定律Ⅳ”，它说明了随着海
拔的升高，大气中全部气体分子的数量和气体压强会逐渐减少，大气中的水汽也会随之减少。
而且，随着高海拔地区湿度越来越低，水汽含量就会进一步降低。
因此，我们可以得出结论，随着海拔的升高，大气中水汽含量会逐渐降低，这种关系不仅是物理定律，也是大气科学实验室中经常发现的现象。
水在大气中的作用
水在大气中的作用水是一种在地球上普遍存在的物质，也是生命的基本要素之一、在地球上的大气中，水以不同形式存在，包括水蒸气、云、雾、雨、雪等。
首先，水蒸气是大气中最常见的组成部分之一，它起着很重要的气候调节作用。
大气中的水分以水蒸气的形式存在，它可以通过蒸发和蒸散等过程进入大气中。
当大气中的水蒸气遇冷时，就会凝结成云和雾。
云是由大量微小的水滴组成的，它们可以通过凝结核形成。
云可以帮助调节地球的温度，它们可以反射太阳的辐射，减少地表的紫外线辐射，保护地面生物。
同时，云还可以帮助局部降温，因为云层可以阻挡太阳光的直射，减少地表的热量吸收。
云层的变化也可以预示天气情况，例如浓云可能预示着降雨的到来。
另外，雨是大气中水的一个重要表现形式。
当大气中的水蒸气饱和时，水分会凝结成水滴，这些水滴会通过空气的上升运动形成云。
当云中的水滴不断增大，达到一定大小时，它们会失去浮力而下落，形成降水，即雨水。
雨水的降落可以清洗大气中的污染物，改善空气质量。
同时，降雨也是地球的一种淋溶作用，它可以将大气中的氮、氧、二氧化碳等气体溶解在水中，形成雨水，降低大气中的气体含量。
除了雨水，雪也是大气中水的另一种表现形式。
在寒冷的地区，水蒸气会直接从气态转变为固态，形成冰晶，从而形成雪。
雪的形成不仅改变了地表的外貌，也起到保温的作用。
在冬季，雪可以覆盖在地表上，形成一层厚重的保护层，防止地面受到严寒天气的直接冷空气和寒风的影响。
同时，雪的融化也会向地下渗透，补充地下水资源。
此外，大气中的水还参与了地球上的气候变化。
由于人类活动的影响，大气中的温室气体浓度不断增加，进而导致全球气候的变暖。
水蒸气是最重要的温室气体之一，它的变化会对地球的气候产生重要影响。
当大气中的水蒸气增加时，它们会吸收和辐射更多的热量，导致地球的温度上升。
这种增温现象会引发更频繁和严重的自然灾害，如龙卷风、洪水、干旱等。
总结起来，水在大气中起到了多种作用。
它通过蒸发和蒸散进入大气中，从而形成水蒸气、云、雾等形式。
水蒸气会流动吗
水蒸气会流动吗水蒸气会流动。
水蒸气,简称水汽或蒸汽,是水(HO)的气体形式。
当水达到沸点时,水就变成水蒸气。
水蒸气会流动。
水蒸气，简称水汽或蒸汽，是水（H₂O）的气体形式。
当水达到沸点时，水就变成水蒸气。
在海平面一标准大气压下，水的沸点为99.974°C或212°F或373.15K。
当水在沸点以下时。
水汽，是呈气态的水。
水汽的密度约相当于同温、同压下干空气的0.622倍，即水汽密度永远小于干空气的密度。
水汽的气体常数（Rw）为461焦耳/千克·开，定容比热（Cv）等于716焦耳/千克·开。
大气中的水汽来源于下垫面的蒸发与蒸腾，其含量因时因地而异，按容积计算其变化范围在0—4%之间，热带多雨地区可达4%以上，寒冷干燥地区几乎近于零。
其垂直分布主要集中离地面2—3公里的气层中，高度愈高，水汽愈少。
水汽对地面和空气的温度有重要的影响。
在低层大气中，水汽是大气中最能吸收太阳热辐射的气体，使大气获得较多的热能。
同时，水汽也是吸收地面长波辐射的能手，它可以阻止地面的宝贵热量散发向太空。
夏天雷雨过后，人们感到格外凉爽，正是雨滴蒸发成水汽时吸收了空气中一些热量的缘故。
水也可以缓慢地蒸发成水蒸气。
而在极低压环境下（小于0.006大气压），冰会直接升华变水蒸气。
水蒸气可能会造成温室效应，是一种温室气体。
气态水是大气很小但重要的组成部分。
大约有99.99%是在对流层中。
冷凝水蒸气到液体或冰的阶段主要由云，雨，雪，和其他沉淀物完成，而所有这些也是最重要的天气要素。
雾和云的形成，通过缩合周围云凝结核。
若是在缺乏核的状态，凝结只能发生在更低的温度上。
在持续凝结或沉积后。
云滴或雪花形成，并促成它们达到了临界质量。
平流层的水蒸气平均停留时间是10天左右。
水的补充、降水、蒸发，是海洋，湖泊，河流和植物蒸腾及其他生物和地质过程作用的结果。
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相对湿度
表示空气达到饱和的程度，表达式为：
RH＝e/E×100％ 相对湿度表示空气的干湿程度，数值越大， 则越潮湿。 相对湿度是最常用的表示空气中水汽含量的 物理量，通常我们所说的空气湿度就是指其 相对湿度，比如，说湿度为85，即其相对湿 度为85％。
露点温度
露点温 度简称露点 (td)，指的 是当空气中 水汽压不变 情况下，降 低空气温度 使空气刚好 达到饱和时 的温度。
§3. 水汽的凝结
水汽凝结的条件
水汽的凝结物
地面水汽凝结物 近地面空气中水汽凝结物 自由大气中水汽凝结物
水汽凝结的条件
空气中水汽达到饱和或过饱和 • 增加空气中水汽含量 • 降低空气的饱和水汽压 通过降低空气温度的方式来降低空气中的饱和水汽 压，空气的降温方式主要有：辐射降温、平流降温、 绝热降温和混合降温。
第四章
大气中的水汽
§1. 大气中水汽的表示方法
§2. 蒸发与蒸腾
§3. 水汽的凝结
§4. 大气降水
§5. 水分与农业生产
§1. 大气中水汽的表示方法
绝对湿度
水汽压
饱和水汽压
饱和差
相对湿度 露点温度
绝对湿度
单位容积空气中含有的水汽质量数，记做a 或 ρ 。单位为g/m3。 绝对湿度直观地描述了空气中水汽的含量， 在研究空气的结露量等时更加方便。 绝对湿度有人也称水汽密度，空气中数值一 般变化于0～40g/m3。 绝对湿度一般不容易直接测得，多为通过水 汽压而计算得到。
空气湿度的时空变化
水汽压、绝对湿度、露点温度的变化： 相对湿度、饱和差的变化：
§2. 蒸发与蒸腾
蒸发
下垫面中，水面的蒸发速度几乎是最快的，它的蒸发主 要取决于水面上空气象条件，一般以它的蒸发量作为一个地 方水分需求的参考。
1. 2. 3. 4.
农作物生长过程中，土壤蒸发与植物蒸腾同时存在，其共同
消耗的水分称为农田水分蒸散，简称蒸散。 农作物不同生长时期，水分消耗的方式有所差别：苗期主要 是土壤蒸发，当作物封行后，蒸腾就是其主要方式了。 农田水分蒸散的计算、估测是精确农业的一个重要方面，历 来是研究农田水分需求的重点和热点，也有诸多的估算公式， 但受到不同农作物、不同气象条件和土壤条件的影响，其实 际蒸散差异较大。 常用的农田水分蒸散的估算办法主要有：水分平衡法、桑斯 威特法、彭曼法、鲍恩比法等。 任一种农田水分蒸散模型计算结果都小于自由水面水分蒸发 速度。
绝热降温：当空气团与外界热量交换达到动态平衡，称为绝热。 充足的凝结核 混合降温：两团温度不同的未饱和空气相混合后，温度发生变 辐射降温：夜间，地表通过地面有效辐射大量散失热量，温度 平流降温：暖空气流入到冷的下垫面，下层空气由于和地表的 绝热的空气团作上升运动时，由于大气压减小，空气膨胀而作 下降，而接近于地表的空气温度随之而下降，此称之为辐射降 化，称为混合降温，它有可能使得空气达到饱和状态。 热量交换而降低温度，这种方式称为平流降温。 清洁的空气中水汽很难凝结（凝华），凝结核的作 功，内能降低，温度下降，称为绝热降温。分干绝热和湿绝热 温。 用为降低空气的饱和水汽压（减小其曲率、增加与水 两种形式，区别在于有无水汽凝结，其降温速率分别为每上升 分子的吸引力等）。 1hm，温度下降1℃和约0.5℃。
饱和差
表示空气中尚能容纳的水汽量，表达式为：
d＝E－e 式中：E为空气的饱和水汽压，e为空气的实际水汽压 饱和差实际上反映了潮湿物体表面蒸发的速度，即其蒸发力， 饱和差越大，则其蒸发越迅速。 对于具体物体表面的蒸发，则其蒸发力为该物体表面饱和水 汽压与空气中水汽压的差值，温度越高的蒸发力越大，也越 容易蒸发。
影响水面蒸发的因素： 水面的饱和水汽压与空气中水汽压之差； 水面上风速； 溶液浓度； 水面上大气压。
土壤蒸发
重力水阶段：（稳高阶段）
土壤在充分灌溉或较长时间降水后，其水分含量超过本身 能够容纳最大持水量，多余的水分在重力作用下向下渗漏，称 重力水。此阶段水分的蒸发类同于水面蒸发，蒸发速度取决于 表面气象条件，甚至比水面蒸发速度更大。 毛管水阶段：（速降阶段） 土壤通过其颗粒间的空隙储存的水分。此阶段的土壤蒸发 取决于两方面：气象条件以及土壤性质。生产上应采取适当的 措施降低该阶段的土壤蒸发，如覆盖、中耕等。 束缚水阶段：（稳低阶段） 当土壤水分持续降低，表层土壤中毛管断裂，形成干土层， 此时，土壤颗粒周围也存在部分水分，但紧紧被其吸附不能为 作物所吸收，此时，土壤水分蒸发基本停滞，只是经土壤孔隙， 下层土壤水分通过分子扩散的形式向表层输送。
饱和水汽压
空气中能容纳的水汽量是有限的，空气中所能容纳的最大水
汽量在大气中的分压称为饱和水汽压。用E表示。 饱和水汽压实际上是针对具体蒸发面而言，是蒸发面上单位 时间逸出的水分子数与同时间内由空气返回蒸发面上水分子 数达到动态平衡的反映。 空气是否达到饱和取决于蒸发面上单位时间逸出的水分子数， 即蒸发面的温度和溶液浓度、形状等。 纯水平面上饱和水汽压可以用下面半经验公式表示： E＝E0×10^(7.5×t /（237.3+t)) 式中：E0为0℃时水面饱和水汽压6.1078hPa 空气的饱和水汽压即空气中凝结核表面的饱和水汽压，一般 上，我们可以认为，空气中凝结核的温度与空气温度是相一 致的，即可以用空气温度替代凝结核表面的温度而计算空气 的饱和水汽压。
植物蒸腾
植物的蒸腾既是物理过程，也是其生理过程，是作物根系吸
收水分和矿物质等的动力来源。其蒸腾量（速度）取决于叶 片温度和空气中水汽压以及叶片表面湍流。
植物整个生长期吸收的大量水分主要用于蒸腾，我们把农
作物生长期内总的蒸腾耗水量与作物收获的干物质量的比 值称为作物的蒸腾系数.
农田水分蒸散
水汽压
水汽在大气中的分压称作水汽压，以e表示，单位为hPa。 大气中水汽含量越丰富，则其水汽压越大，水汽压与绝对湿
度之间的关系可以用下式表示： a＝217×e / T 式中：a为绝对湿度，单位为g/m3 e为水汽压，单位为hPa T为空气温度（绝对温标），单位为K。
水汽压是从动力学上反映空气中水汽含量的，水汽的输送是 从压力大的地方向压力小的地方运动。