云和降水物理学
云和降水

充足的水汽和上升气流是云生成的 必要条件。 不同的上升运动形式,生成不同种 类的云。
大气中的上升运动有: (1) (2) (3) (4) (5) 大范围辐合抬升。 对流运动。 地形抬升。 波动。 湍流运动。
在某些天气系统(如气旋系统)内,低 层有大范围辐合抬升运动,这种抬升运 动的速度仅为每秒厘米的量级,但可以 维持好几天。当低层大气有较充足的水 汽供应时,就可以生成大范围的层状云 系。如卷云、卷层云、高层云、雨层云 等。云中可以有多个层次。可以形成大 范围的持续性降水。一般雨强不大,但 总雨量可以很大,特别是降水带中可以 出现强雨量中心。
§. 4 人工控制天气
人工增(加降)水(雨、雪) 人工消雾和消云 人工消雹
一.人工增水原理和方法: 对于冷云: 人为地增加云内冰晶的浓度 如撒干冰或碘化银。 对于暖云: 撒播吸湿性物质 如 食盐或氯化钙
二.人工消雾原理和方法:
对于水雾:① 采用减湿法—撒播吸湿性物质, 使雾中水汽凝结降落。 ② 采用加热法,加热空气使其变得 不饱和。 对于冰雾:增加雾中的冰晶,使其凝结降落。 如撒入干冰或碘化银。
图 4.8 透光高积云
透光高积云
透光高积云
图 4.9 荚状高积云
图 4.10 絮状高积云
3. 低云
层积云, 层云和雨层云 低云多由水滴组成, 大部分低云都可 能产生降水。
层积云是块状很大的低云,有的成条,有的成片, 有的成团,常呈灰白色或灰色,结构比较松散。
层云的云体均匀成层,灰色,很象雾,云底很低但不 接触地面。
第三章 云和降水
大气科学的一个重要分支—云物理学 研究云和降水的形成和演变的 物理过程和机理 内容:云的分类,宏观特性及形成条件 云的微物理学 积云动力学 降水的形成机制 人工控制天气
大气探测与大气物理第三章 云(雾)和降水物理

对流云中的流场
对流云中的含水量
淡积云的含水量较小,很少超过0.5g/m3,但有时也会出现较大 的值,例如上海地区曾观测到2.31 g/m3。
浓积云的含水量比淡积云大,这是因为它体积庞大,环境空气 的稀释作用相对来说比淡积云的小些。据1963~1965三年间在 上海的观测,夏季浓积云的平均含水量为1.31 g/m3,最大值 达11.3 g/m3。
3. 积云宏观特征
对流云中的流场
气流分布随发展阶段而不同。在形成 阶段,云中全部为有组织的上升气 流,平均垂直速度一般为每秒几米。 锋面性积云中最大的上升气流曾观 测到有20-30米/秒的。
最大的上升气流一般发生在云的中部, 发展早期最大上升气流所出现的位 置可稍偏下。随着积云的发展,这 个位置将向积云的中上部移动。
• 二是用现代化快速计算机,以云中微物理过程和动力过 程、云与环境紧密结合,进行数值模拟和试验,从而阐 明云和降水发生发展的条件、物理过程、控制因素及其 变化规律。
–1996年,经中国气象学会批准,云物理和人工影响天气研 究分会在北京成立。
–近年来,人影作业服务的规模不断扩大,投入不断增大。
–1996年—2002年,21个省(区、市)实施飞机人工增雨作 业3216架次,飞行7351小时;高炮火箭防雹作业保护面积 39万平方公里,全国人工影响天气工作总投入累计达到17 亿元。
2、理化实验(隔离因子)
从云雾过程的整体中隔离出一些因子,在实验室分 析较为单纯的一些物理关系。
例如:
• 水滴半径与下落末速度的关系; • 冻结核的有效阈温; • 不同半径水滴的重力碰并或电力碰并等。
3、理化模拟(综合因子)
用实验方法,模拟自然机制及过程。使设计出的现 象与自然过程在直观上有一定的相似性,可用增减 因子或改变参量的有控制的实验方法,研究云雾物 理过程的因子、机制、子过程等。
云降水物理学

云降⽔物理学云降⽔物理学第⼀章、云雾形成的物理基础1、掌握⽔汽达到饱和的条件增加⽔汽和降温2、了解⼤⽓中主要降温过程⼀、绝热降温(冷却):设⼀湿空⽓块,在它达到饱和以前绝热上升100⽶,温度⼤约降低0.98℃(⼲绝热递减率) 露点温度⼤约降低0.15~0.20℃,⽐⽓温降低慢得多。
所以只要空⽓上升得⾜够⾼,空⽓温度最终会降低到等于其露点温度,这时湿空⽓达到饱和,这个⾼度称为抬升凝结⾼度,再上升冷却就会发⽣⽔汽凝结,从⽽形成云。
由于凝结释放潜热,含云湿空⽓的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变⼩,变⼩的程度视空⽓温度和湿度、⽓压等状态⽽异。
在空⽓暖湿的情况下,它⼤约是⼲绝热递减率的⼀半多⼀些(0.6℃/100⽶左右)。
在⽓温很低(⽔汽很少)的场合,例如在对流层上部或⾼纬度地区,这两种递减率相差不⼤。
上升绝热膨胀冷却:(1)热⼒性:对流抬升:积状云(2)动⼒性:地形抬升:层状云、上坡雾锋⾯抬升,多形成层状云重⼒波(开尔⽂-赫姆霍兹波):波状云(3)热⼒+动⼒:低空辐合:ICTZ热⼒、动⼒两者可以互相转化,如热⼒上升的云可因上空稳定层阻挡⽽平衍为稳定性云,动⼒抬升的云可因潜热释放⽽产⽣对流。
⼆、⾮绝热降温:(1)辐射降温:单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后,由于云体的长波辐射很强,云顶强烈冷却,可使云层加厚,并在地⾯长波辐射使云底增暖的联合作⽤下使云层内形成不稳定层结⽽使云变形,层状云系中夜间有时会激发对流云活动,⼀些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外,辐射冷却可形成辐射雾、露、霜(2)(等压)⽔平混合降温:两空⽓团作⽔平混合,不会都是降温的其中较暖的⼀部分空⽓因混合⽽降温考虑两个同质量、未饱和的⽓块,温度分别为-10oC与10oC,混合⽐分别为1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后,温度变为0oC,混合⽐变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合⽐为3.8g/kg。
因此,两⽓块混合之后,变为过饱和。
云和降水物理讲义_chp1_cc-2-20090910

第一章内容: (1)暖云微物理特征 (2)云滴凝结增长 (3)云滴、雨滴碰并增长
第一节
暖云微物理特征
(1) 云雨粒子大小和浓度概量 (表 1.1.1 P.2) 表 1.1.1 云雨粒子大小和数浓度的概括量 种 类 Conc. (cm-3) D (μm) 云 滴 1~50 102 可以差 6 个数量级 大云滴 50~100 10-1-100 -4 -3 雨 滴 >100,可达~6000 10 -10 (有观测:8000μm 热带海洋上)
[
]
(1.1.3)
1-F: 直径>d 的云滴数与云滴总数的比值。k: 1.92-4.90; c:12-29μm
• Khrgian-Mazin 公式: • Γ分布: n (d ) =
Γ (α + 1)β
1
n(d ) = Ad 2 e −bd
α +1
∞
(1.1.4) (1.1.5)
d 2 e −b / β
1
(3) 天气预报(定量降水预报)\ 中小尺度灾害性天气 / 均与云(云系)的发生、发展密切相关 (4) 人工影响天气,包括人工增雨、防雹、消云(雾) 、人工削弱台风……实质上是从改变云的 物理量入手。与云物理学相互促进、相互发展。 四、本课程目的、内容、特点 1、 目的 使同学们掌握云和降水物理过程,熟悉中小尺度动力学和数值模拟基础,了解云和降水物理 学近代研究进展和学科前沿问题。 2、 内容 ―― 暖云微物理特征、云滴的凝结增长过程、云滴和雨滴的碰并 增长过程 chp.2 冷云微物理过程 ―― 云中冰晶的形成及增长过程 chp.3 积云动力学 ―― 积云动力学方程组及模式的相关处理 chp.4 云和降水数值模拟基础 ―― 模式中的微物理过程及动力学过程 chp.5 积云降水物理 ―― 影响积云降水的诸多物理过程 chp.6 强风暴物理 ―― 冰雹云、风暴、微下击暴流 chp.7 层状云和雾的物理学 ―― 层状云和雾物理过程及模拟 chp.8 锋面云系和降水 ―― 锋面云系和降水特征、结构及数值模拟 ―― 云和降水化学特征、气液相化学过程及数值模拟 chp.9 云和降水化学(不讲) chp.10 酸雨和酸性物质的输送(不讲) ―― 分布、形成的物理、化学过程及数值模拟,酸性物质的 输送 注:chp.1-2 由肖辉研究员主讲; chp.3-5 由雷恒池研究员主讲; chp.6 由郭学良研究员主讲; chp. 7-8 由雷恒池研究员主讲。 3、 特点 (1) 云的宏、微观结合。 (2) 侧重物理过程(这在云物理研究、气候研究、中尺度暴雨研究、大气环境研究等方面都具 有重要的应用价值) ,一些观测事实、基本原理则概况地在各章节中结合着讲。 (3) 介绍云和降水的数值模拟技术方法及其应用的研究结果,尤其是 80 年代以来的研究成果 (IAP、国内外) 。 (4) 介绍提出问题和研究解决问题的科学方法。 chp.1 暖云微物理过程
云降水物理知识点

云降水物理知识点1. 学科性质和含义、学科划分、云降水物理过程中主要矛盾、感性认识、理性认识、人为干扰、研究对象、主要内容。
2. 湿空气达到饱和的主要途径、绝热上升膨胀冷却、干绝热递减率、抬升凝结高度、绝热含水量、水平混合降温、垂直混合降温、辐射降温、相变降温、夹卷降温。
3. 全球云和降水的分布特征、云雾的总体特征、微观特征、云的分类、云内相对湿度、积状云的特征(外形特征和空间尺度、垂直速度、时间尺度、温度等)、热泡的形成(热泡理论)、热气柱的形成、雷暴形成的几个阶段及其特征、层状云特点及与积状云的异同、亮带、卷云的特征、雾的定义、分类及形成过程。
4. 空中水凝物的相态分布、云滴谱、微物理特征量的计算和推导、云雾滴的尺度、CCN的尺度、雨滴的尺度、云的胶性稳定性、不同云雾中滴谱的差异、雨滴的轴比、降水强度、雨滴谱、液滴下落末速度、冰雪晶的形状和尺度谱分布、雪花尺度与温度的关系、冰雪晶的下落末速度、霰、稀凇附、密凇附、雹、冻雨、冰雹的分层结构、雹胚的分类及其影响因子、冰雹的尺度谱分布。
5. 核化、同质核化的含义及分类、异质核化的含义及分类、同质冻结与同质凝华的差异、中值冻结温度、寇拉方程、Kelvin方程、拉乌尔定律、云凝结核、巨凝结核、冰核、自然冰核的过冷却谱、冰核起核化作用的条件。
6. 云雾滴凝结增长的六个方程、质量扩散方程的推导、热扩散与能量平衡方程、通风因子对水滴凝结增长的影响、云滴尺度随高度的变化、云滴群凝结增长中过饱和度和微物理量的变化、起伏增长理论、冰晶的凝华增大、蒸凝现象、冰晶效应、冰雪晶的形状及影响因子。
7. 云雨滴和云凝结核的大小、碰撞效率及云滴半径对碰撞效率的影响、并合效率、碰并效率、碰并增长方程的推导、碰并增长与凝结增长对比、随机碰并增长、凝结与随机碰并结合的作用、雨滴繁生、降水效率。
8. 凇附、冰晶与云滴的碰撞效率、聚并(碰连)、雪花的形成、冰粒的形成、冰晶的繁生。
9. 冰雹的形状、尺度、相态、分层结构、雹胚、干增长、湿增长、临界含水量、冰雹云结构、冰雹增长过程、累积带理论。
南京信息工程大学硕士云降水物理学003-F05

南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试考试大纲科目代码:F05科目名称:云降水物理学第一部分课程目标与基本要求云、雾、降水物理过程是大气水循环的核心组成部分,是地球大气的热量、水份和动量平衡的关键因素,它不仅影响到局地的和短期的天气过程,也影响到大气环流和全球气候的变化。
此外,云和降水还会影响大气污染、大气雷电和电磁辐射的传播。
本课程以大气热力学和大气动力学为基础,研究大气中水分在各阶段所经历的物理过程,即研究云、雾和降水和形成、发展和消散的物理规律,是大气科学中最为重要的分支学科之一,是雷达气象学、天气导变、强风暴等物理气象学的核心,与《云动力学》、《云降水物理实验》等课程相配合,共同构筑专业知识结构的核心框架。
课程教学目标是使学生掌握云降水形成的基本原理,培养学生从微物理角度分析和解决大气科学问题的能力。
第二部分课程内容与考核目标1.绪论(1)掌握云降水物理学的学科性质和研究意义;(2)熟悉研究方法体系;(3)理解学科发展与社会经济进步的关系;(4)了解主要研究对象;(5)了解学科发展历史;2.云降水宏观特征(1)掌握湿空气达到饱和的主要途径(2)掌握云内湿度和含水量的一般特征、积状云和层状云的宏观特征、热泡理论、气团雷暴的结构与生命史;(3)熟悉锋面气旋中的雨带结构;(4)了解大气水循环过程、雾的形成过程与结构特征、卷云的宏观特征、热带气旋的云系结构特征;(5)初步了解全球云、雾、降水分布和云的日、季变化;3.云降水微观特征(1)掌握云降水粒子相态和尺度谱分布、云的胶体稳定性;(2)熟悉云降水粒子谱分布数据处理方法及微物理特征量的计算;(3)理解不同云降水粒子的尺度谱分布差异;4.云的形成—核化理论(1)了解水汽、液水、冰的结构及其与空气之间的界面特性(2)掌握核化的概念、可溶性核上的凝结核化过程、柯拉方程及其意义;(2)熟悉云凝结核和大气冰核的性质和特点、冰核起核化作用的条件;(3)理解同质核化的基本性质、同质冻结核化和异质冻结核化的差异;(4)了解离子和不可溶粒子表面凝结核化的基本特点;(5)初步了解由化学势概念导出开尔文公式;5.云雾粒子的扩散增长(1)掌握Maxwell方程的推导、扩散系数、导热系数、扩散增长基本规律、贝吉龙理论及基本规律;(2)熟悉云滴群凝结增长过程基本规律;(3)理解冰晶凝华增长处理方法;(4)了解单滴凝结增长方程的推导过思路、冰晶的形状与温度和湿度的关系;(5)初步了解云滴的起伏凝结增长理论;额6.暖云降水理论(1)掌握微滴下落末速度规律、碰撞效率概念及规律、雨滴繁生机制;(2)熟悉Stokes末速定律推导、连续碰并增长方程的推导及应用;(3)理解凝结增长与碰并增长的共同作用过程;(4)了解随机碰并增长模型、凝结增长过渡到碰并增长的可能机制;7.冷云降水理论(1)掌握冷云降水的主要机制、冰质粒繁生机制、“播种云—供应云”降水机制;(2)熟悉连续碰并增长方程对冰相粒子碰并增长过程的应用;(3)理解成云致雨的物理总过程;(4)初步了解大气冰相粒子的运动特性;8.冰雹物理基础(1)掌握冷雹分层结构的形成机制、干增长和湿增长概念;(2)熟悉冰雹云结构与冰雹形成过程的关系;(3)理解干增长和湿增长判据;(4)了解雹胚与云体温度的关系;9.人工影响天气原理(1)掌握暖云和冷云增雨、人工抑雹、人工消雾的基本原理;(2)熟悉人工影响天气主要催化剂的性质;第三部分有关说明与实施要求1、命题说明(可包含题型设计):本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述:较低要求—了解:基础知识和基本概念;一般要求—理解:基本原理和物理规律;较高要求—掌握:理论分析与定量计算。
云降水物理学
云降水物理学第一章、云雾形成的物理基础1、掌握水汽达到饱和的条件增加水汽和降温2、了解大气中主要降温过程一、绝热降温(冷却):设一湿空气块,在它达到饱和以前绝热上升100米,温度大约降低0.98℃(干绝热递减率) 露点温度大约降低0.15~0.20℃,比气温降低慢得多。
所以只要空气上升得足够高,空气温度最终会降低到等于其露点温度,这时湿空气达到饱和,这个高度称为抬升凝结高度,再上升冷却就会发生水汽凝结,从而形成云。
由于凝结释放潜热,含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小,变小的程度视空气温度和湿度、气压等状态而异。
在空气暖湿的情况下,它大约是干绝热递减率的一半多一些(0.6℃/100米左右)。
在气温很低(水汽很少)的场合,例如在对流层上部或高纬度地区,这两种递减率相差不大。
上升绝热膨胀冷却:(1)热力性:对流抬升:积状云(2)动力性:地形抬升:层状云、上坡雾锋面抬升,多形成层状云重力波(开尔文-赫姆霍兹波):波状云(3)热力+动力:低空辐合:ICTZ热力、动力两者可以互相转化,如热力上升的云可因上空稳定层阻挡而平衍为稳定性云,动力抬升的云可因潜热释放而产生对流。
二、非绝热降温:(1)辐射降温:单纯由辐射冷却形成的云很少在云层形成后,由于云体的长波辐射很强,云顶强烈冷却,可使云层加厚,并在地面长波辐射使云底增暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形,层状云系中夜间有时会激发对流云活动,一些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。
此外,辐射冷却可形成辐射雾、露、霜(2)(等压)水平混合降温:两空气团作水平混合,不会都是降温的其中较暖的一部分空气因混合而降温考虑两个同质量、未饱和的气块,温度分别为-10oC与10oC,混合比分别为 1.6g/kg、7.6g/kg。
混合之后,温度变为0oC,混合比变为4.6g/kg。
0oC时的饱和混合比为3.8g/kg。
因此,两气块混合之后,变为过饱和。
大气科学专业课学习笔记-《云降水物理学》
云降水物理学-学习笔记第一章绪论1.宏观云物理学-大气热力学、动力学微观云物理学-水汽的相变热力学和气溶胶力学,所需的知识为热力学原理、扩散理论等2.Benoit Paul Emile Clapeyron 克拉珀龙(1799-1865)饱和水汽压与温度的关系Irying Langmuir 朗缪尔(1881-1957)积状暖云可因连锁繁生过程使雨滴数量增多+第一次开展飞机人工播云实验Hilding Kohler 科勒(1888—1982)吸湿性核凝结理论Kohler 方程Theodor Robert Walter Findeisen 芬德森(1909-1945)降水粒子形成理论+云降水物理学的鼻祖3.云降水物理学的感性认识观测研究方法探测理性认识理化实验:在隔离因子的情况下分析研究理化模拟:在综合因子的情况下分析研究(用实验方法模拟自然机制及过程)数值模拟第二章云雾降水形成的物理基础1.云:水滴、冰晶、水汽和空气共同构成的统一体2.组成云体的单个云滴或冰晶存在时间很短,云体或者云系的持续存在是由新的云粒子的不断生成维持的。
3.含水量比含水量(质量含水量):指每单位质量湿空气中所含固态或液态水的质量,常用单位:g/kg,含水量(体积含水量):指每单位体积湿空气中所含固态或液态水的质量,常用单位:g/m3。
4.Clausius-Clapeyron 克劳修斯-克拉珀龙方程:平水(冰)面饱和水气压和温度的关系温度↑,饱和水汽压↑,饱和水汽压的增大速度↑5.平冰面饱和水汽压<同温度下的过冷却水面的饱和水汽压6.Kohler 科勒/柯拉方程溶液滴的饱和水汽压温度效应:温度↑,饱和水汽压↑曲率效应:半径↑,饱和水汽压↓浓度效应:浓度↑,饱和水汽压↓7.蒸凝现象:指固态或液态物质因升华、蒸发后转变为气态,或自气态因凝华、凝结而转变为固态或液态的现象。
发生条件:当大气中的实际水汽压介于此时共存的两种表面饱和水汽压不相同的液水或冰的饱和水汽压之间贝吉隆过程(冰晶效应):对冰、水共存的系统,当实际水汽压介于二者的饱和水汽压之间时,必有水汽从过冷却水滴向冰晶方向扩散。
第一章 云、降水动力学和微物理学基础
宏 观 过 程
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
湿空气达到饱和的主要途径 - 降温机制
云雾形成的宏观条件
云雾形成的宏微观条件
尺 度 本质 原因 途径 举例 平流增 冷空气流经暖水面 蒸汽雾 湿 湿空气流入冷地面 雾、有时地面附有淞附物 增 湿 水汽运 继之以上升膨胀冷 为形成云创造重要条件 载辐合 却 湿空气 乱流层顶降温增湿 St、Sc等 垂直混 而致 合 ( 温 冷湿空气被混合后 锋际云雾 湿 均 湿空气 增温增湿(增湿为 变 水平混 主) ) 暖湿空气被混合后 合 降温降湿(降温为 主)
征是强条件性,对流不稳定层结和强垂直风切变。水平尺 度大,生命期长,伴随强降水、大风、冰雹、龙卷等猛烈
天气。常见的有:超级单体风暴、多单体风暴
2、强风暴的基本组成单元:称为单体。
单体:具有相当强度的,垂直运动的,密实区域的动力学
整体。体积可由雷达按其中降水粒子群所产生的回波范围 来区分。
单体的分类
“穹隆”:是弱回波区,上升速度很大的区域,其中的云和 降水粒子来不及长大而被吹出该区。 上升气流特征:在云底附近为2~6m/s,向上逐渐增大, 在云的中、上部达20~30m/s,(最大层观测到 63m/s),在云顶逐渐减至零。
4、多单体风暴
由许多处于不同发展阶段的雷暴单体组成,但
有一个统一的垂直环流的风暴。多单体风暴中,对
二、典型锋面气旋的云和天气动力分布模式
典型锋面气旋的云和天气动力分布模式
气旋前部:具有暖锋云系和天气特征:
云体向前伸展很远,云区宽。
气旋后部:属于冷锋云系特征:
云微物理学
云和降水微物理学气象图大气中的水汽凝结而成的云滴很小,半径大约10微米,浓度为每升一万至一百万个,下降的速度约 1厘米/秒,通常比云中上升的气流速度小得多,因而云滴不能落出云底。
即使离开云底而下降,也会在不饱和的空气中迅速蒸发而消失。
只有当云滴通过各种微物理过程,集聚和转化成为降水粒子后,才能降落到地面。
成云致雨要经过一系列复杂的微物理过程:湿空气上升膨胀冷却,其中的水汽达到饱和,并在一些吸湿性强的云凝结核上,凝结而成初始云滴的凝结核化过程;云中的过冷水滴或水汽,在冰核上冻结或凝华以及在-40℃以下,自然冻结成初始冰晶胚胎的冰相生成过程;水汽在略高于饱和的条件下时,在云滴(冰晶)上进一步凝结(凝华),使云滴(冰晶)长大的凝结增长过程(凝华增长过程);云内尺度较大的云滴,在下落过程中与较小的云滴碰并而长大的重力碰并过程;冰晶和过冷水滴同时存在时,因为过冷水滴的饱和水汽压比冰面的大,造成过冷水滴逐渐蒸发,而冰晶则由于水汽的凝华而逐渐长大的冰晶过程。
降水粒子的尺度大约是云滴的一百倍,但其浓度却仅为云滴的百万分之一。
人工降雨云滴由于受表面张力作用,通常呈球形。
球形纯水滴表面的饱和水汽压,高于平水面的饱和水汽压。
以半径为0.01微米的水滴为例,其饱和水汽压超过平水面的12.5%。
在没有任何杂质的纯净空气中,初始的云滴只能靠水汽分子随机碰撞而生成。
靠分子随机碰撞而产生云滴的可能性随着尺度增大而变小。
微小的初始云滴,只有在相对湿度达百分之几百的环境中才不致蒸发。
但实际大气的水汽含量很少能够超过饱和值的1%。
因此,在没有杂质的纯净空气中是难以直接形成云滴的。
事实上,大气中存在着各种凝结核,这为凝结成云滴提供了条件。
云凝结核可分成两类:亲水性物质的大粒子,它不溶于水,但能吸附水汽,在其表面形成一层水膜,相当于一个较大的纯水滴;含有可溶性盐的气溶胶微粒。
它能吸收水汽而成为盐溶液滴,属吸湿性核。
例如海盐的饱和水溶液,只要环境相对湿度高于78%,就可以凝结长大。
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学科性质
按研究对象尺度的大小,云物理学可分为宏观云物 理学和微观云物理学二部分。
前者研究水平尺度10m~100km以至1000km,垂 直厚度10m~101km范围内云的形成、发展和消亡 的动力学过程;
后者研究云体的组成元素——云粒子(包括云滴和 冰晶)和降水粒子(雨、雪、冰雹等)所经历的形 成及其增长过程。其尺度仅为0.1 μm ~ 100 cm。
The man whom we must credit with developing the basis for our cloud classification system was Luke Howard (1772-1864), an English manufacturing chemist and pharmacist. Like many who observed and studied the workings of the atmosphere at that time, Howard was an amateur meteorologist. Despite that fact he produced several landmark works including On the Modification of Clouds, The Climate of London, and Seven Lectures on Meteorology, the first textbook on weather.
四、发展简史-云分类
Lamarck(1744-1829), 云的形成并非是随机的,对 云进行了简单的分类(1802);但未受到重视。
Lamarck(1744-1829)
Lamarck's scientific theories were largely ignored or attacked during his lifetime; Lamarck never won the acceptance and esteem of his colleagues Buffon and Cuvier, and he died in poverty and obscurity. Today, the name of Lamarck is associated merely with a discredited theory of heredity, the "inheritance of acquired traits." However, Charles Darwin, Lyell, Haeckel, and other early evolutionists acknowledged him as a great zoologist and as a forerunner of evolution. Charles Darwin wrote in 1861: Lamarck was the first man whose conclusions on the subject excited much attention. This justly celebrated naturalist first published his views in 1801. . . he first did the eminent service of arousing attention to the probability of all changes in the organic, as well as in the inorganic world, being the result of law, and not of miraculous interposition.
云和降水物理学
绪论 ---------
一、学科性质
广义上可以定义为大气中关于云的科学,可以包 括从云的分类、形成、演变、云中辐射传输、云 中光电现象直到雨水化学特性这样的范围。云、 雾和降水物理学(简称云物理学)是以大气热力 学和大气动力学为基础,研究大气中水分在各阶 段所经历的物理过程,具体而言就是研究云、雾 和降水的形成、发展和消散过程,是大气科学中 最为重要的分支学科之一。它是雷达气象学、人 工影响天气、强风暴等物理气象学内容的核心。
学科性质
宏观云物理学主要是大气动力学问题,微观云 物理学则更多的是水汽的相变热力学和气溶胶 力学问题,所需的知识为热力学原理、扩散理 论和物理化学等。
宏观和微观二者是相互依存、相互作用的。
二、 学科地位
大气物理学:大气热力学、大气动力学、云降水物 理学、大气辐射学、大气声光电学、高层大气物理 学等
Naming The Clouds
Prior to the beginning of the Nineteenth Century, most weather observers believed that clouds were too transient, too changeable, too short-lived, to be classified or even analyzed. With few exceptions, no cloud types were even named; they were just described by their colour and form as each individual saw them: dark, white, grey, black, mare's tails, mackerel skies, wooly fleece, towers and castles,
发展简史
Howard(1772-1864), 云分类(1803), 但与Lamarck 分类不同;被普遍接受, 成为现在云分类的基础。
Luke Howard: The Man Who Named The Clouds An English manufacturing chemist, pharmacist, and amateur meteorologist. /~see/weather/history/howard.htm Godfather of Clouds A biography of the man who developed the nomenclature of clouds. /luke/luke_howard.htm
研究云降水物理必须具有大气物理学中其它分支 的知识
研究云降水物理必须重视云雾的地理背景、环流 背景、天气背景,应础,后者是前者主要 目的和具体应用之一,也是更深入研究的方法之一。
三、 方法体系
感性认识: 观测和探测
理性认识 : 理化实验 理化模拟 数值模拟