1、第三章 大氣圈與氣候系統重點及難點大氣熱能性質大氣運動形式及特點各種氣候類型的判斷大氣的組成和熱能大氣水分和降水大氣運動和天氣系統氣候的形成氣候變化一、大氣濕度（一）濕度概念及其表示方法表示大氣濕潤程度的物理量，稱大氣濕度，它有如下幾種表示方法：1.水汽壓e 水汽是大氣的組成部分，具有壓力，稱為水汽壓。當大氣中的水汽含量增加時，水汽壓也相應增大；反之，水汽壓減小。因此，水汽壓可以用來表示大氣中水汽含量的多少。水汽壓的單位與氣壓單位一樣，用毫米水銀柱高或毫巴表示。 水汽壓的分布：赤道向兩極減小；隨高度表現為指數衰減；第二節 大氣水分和降水空氣中水汽含量與溫度高低有密切關系。溫度愈高，空氣中容納水

2、汽的能力愈強。在一定的溫度條件下，一定體積的空氣中所容納的水汽數量是有一定限度的，因而水汽壓也有一個限度。當水汽含量恰好達到這個限度，叫飽和空氣。飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓E，或稱最大水汽壓。飽和水汽壓的大小與溫度有關，溫度愈高，飽和水汽壓愈大。 2.絕對濕度單位容積空氣中所含的水汽質量（通常以g/m3 表示），稱為絕對濕度。一般情況下，氣溫的數值和16相差不大時，以毫米水銀柱高為單位的水汽壓與絕對濕度在數值上近似，故在實際工作中以水汽壓代替絕對濕度。 絕對濕度與水汽壓的關系：H=289*e/T (e：水汽壓；T：氣溫）3.相對濕度f 大氣中實際水汽含量與飽和時水汽含量的比數，即實際水汽壓

3、e 與同溫度條件下飽和水汽壓E 之比稱為相對濕度。相對濕度能夠直接反映空氣距飽和時的程度和大氣中水汽的相對含量，在氣候資料分析中運用很廣。F=e/E (e：水汽壓；E：飽和水汽壓）4.露點溫度Td 當空氣中水汽含量不變、氣壓一定時，氣溫下降到使空氣達到飽和時的溫度，稱為露點溫度，簡稱露點。空氣經常處于未飽和狀態，所以露點溫度經常低于氣溫。在飽和空氣中，T- Td 0；在未飽和空氣中， T- Td 0； T- Td 差值愈大，說明相對濕度愈小。氣溫降低到露點，是水汽凝結的必要條件。（二）濕度的變化與分布： 相對濕度應用廣泛。 1）相對濕度日變化：與氣溫日變化相反。 水汽壓日變化不大的情況下，最高

4、值出現在日出之前，最低值出現在午后。 沿海地區，白天盛行海風，水汽含量高，相對濕度最高值出現在午后； 夜晚盛行陸風，相對濕度最低值出現在日出前。 2）年變化：一般情況為夏季小，冬季高；夏季盛行海風，冬季盛行陸風時，相反。 3）空間分布：距海遠近和緯度高低差異（赤道、副熱帶及高緯度區）。二、蒸發和凝結（一）蒸發及其影響因素液態水轉化為水汽的過程叫蒸發。蒸發過程的發生，取決于實際水汽壓（e）與飽和水汽壓（E）二者對比關系。當eE，蒸發進行；eE，蒸發停止，并可能產生凝結；eE，處于動態平衡，即逸出水面的分子數與進入水中的分子數相等。影響蒸發的因素主要有：1.蒸發面的溫度 蒸發面的溫度愈高，蒸發過程

5、愈迅速。因為溫度高時，蒸發面上的飽和水汽壓大，飽和差也比較大。這是影響蒸發的主要因素。2.空氣濕度和風 空氣濕度愈大，飽和差愈小，蒸發過程緩慢；空氣濕度愈小，飽和差愈大，蒸發過程迅速。無風時，蒸發面上的水汽靠分子擴散向外傳遞，水汽壓減小很緩慢，容易達到飽和，故蒸發過程微弱。有風時，蒸發面上的水汽隨氣流散布，水汽壓比較小，故蒸發過程迅速。B. 蒸發量（mm) 一般與氣溫變化一致。（二）凝結和凝結的條件1.水由汽態轉化為液態的過程，稱為凝結。顯然，凝結是與蒸發相反的一種物理過程。當水面上的水汽壓超過飽和水汽壓（eE）時，水汽處于過飽和狀態，返回水面上的分子比逸出的分子多，部分汽態水即轉變為液態水。

6、因此，水汽凝結以水汽達到過飽和狀態為前提。絕熱冷卻：絕熱膨脹而冷卻，本身水汽量無增加，但飽和水汽壓下降。此時氣溫為露點溫度。輻射冷卻：空氣本身向外輻射使溫度降低的過程。這個過程一般較緩慢，水汽凝結量不多，只能形成露、霜、霧等。平流冷卻：較暖的空氣經過冷地面，把熱量傳給冷地表，造成空氣本身冷卻。混合冷卻：溫度相差較大且接近飽和的兩團空氣混合。水汽達到飽和或過飽和1）增加空氣中的水汽含量2）使含有一定量的空氣冷卻四種過程2. 凝結核：水汽開始凝結的核心。 水汽的吸附作用；使形成的滴粒比單純由水分子聚集而成的滴粒大，利于水汽繼續凝結。三、水汽的凝結現象（一） 地表面的凝結現象1.霜和露 水汽凝附于地

7、面或地面物體上，溫度在0以上呈液態，稱為露；溫度在0以下呈固態，稱為霜。 形成條件：晴朗無風或風速很小的夜晚。霜通常見于冬季，露見于其他季節，尤以夏季為明顯。霜與露的形成與天氣狀況、局部地形等條件有何關系？霜與露的形成與天氣狀況、局部地形等條件密切相關。晴天夜晚無風或風很小時，地面有效輻射強烈，近地面層空氣溫度迅速下降到露點，因而有利于水汽的凝結；多云的夜晚，由于大氣逆輻射增強，地面有效輻射大為減弱，近地面層空氣溫度難以下降到露點，故不利于水汽凝結；風力較強的夜晚，因空氣的亂流混合，氣溫也難以降低到露點溫度，霜露不容易形成。此外，表面輻射很強又不善于傳熱的物體，如樹葉、雜草等表面，最有利于形成

8、霜露。2.霧凇和雨凇霧凇是一種白色固體凝結物，由過冷的霧滴附著于地面物體上迅速凍結而成。它經常出現在有霧、風小的嚴寒天氣里。雨凇是平滑而透明的冰層。它多半在溫度為0-6時，由過冷卻雨、毛毛雨接觸物體表面形成；或是經長期嚴寒后，雨滴降落在極冷物體表面凍結而成。霧凇雨凇霧凇和雨凇通常都形成于樹枝、電線上，并總是在物體的迎風面上增長，且在受風面大的物體上凝聚最多。霧凇和雨淞常造成林木破壞、電線折斷，對農林、交通產生有害影響。（二）大氣中的凝結現象 1.霧：漂浮于近地面層的乳白色微小水滴或冰晶。煙塵微粒較多時導致的能見度較差，稱為霾。 輻射霧： 平流霧： 蒸汽霧： 上坡霧： 鋒面霧： 分布特點：沿海多

9、于內地，高緯多于低緯。霧2. 云 ：高空水汽的凝結現象。 云的分類：依據云的形狀、云底高度及云的上升特點分類 積狀云：空氣對流上升，呈孤立分散狀態； 層狀云：空氣斜升運動形成，均勻幕狀云層，通常具有較大的范圍，覆蓋數千甚至上萬平方千米的地區。 波狀云：通常因空氣密度不同，運動速度不等的兩個氣層界面上產生波動而形成。表面呈現波狀起伏或魚鱗狀的云層。 雨層云高層云卷層云波狀云層狀云高積云卷層云云量：0-10.分布與緯度、海陸分布、氣流運動等有關。全球可劃分為：赤道多云帶：上升氣流為主，對流旺盛。平均云量為6.緯度20-30度少云帶：以下沉氣流為主，空氣干燥，平均云量為4；中高緯多云帶：氣團、鋒面活

10、動頻繁。平均云量為6.5-7.四 大氣降水：從云層中降落到地面的液態或固態水。(一)降水的形成云滴增長1. 云滴凝結增長 冰水共存（冰晶效應）、冷暖不同的水滴共存； 2.云滴沖并增長：是指兩個或兩個以上的水滴相碰合并而增大的過程。下降時，大水滴追上小水滴；上升時，小水滴追上大水滴，都會發生碰并，使云滴迅速增大。 在云滴增長過程中，上述兩種過程共同作用，初期以凝結（凝華）增長為主，后期則以碰并增長為主，尤其在低緯度地區的暖云降水，碰并增長更為重要。人工降水：借助催化劑改變云滴的性質、大小和分布狀況，創造云滴增大條件。冷云人工降水：播撒干冰和碘化銀；暖云人工降水：云內撒播氯化鈉、氯化鉀等粉末。（二

11、） 降水的類型A 對流雨：空氣濕度大，近地面氣層強烈受熱引起對流形成的降水。多以暴雨形似出現。如西南季風區，通常見于夏季。B 地形雨：暖濕空氣遇高山阻礙被迫抬升，達到冷凝時產生降水，迎風坡多雨，背風坡焚風效應。C 鋒面雨：兩種物理性質不同的氣團相遇，暖空氣沿交界面上升，達到冷凝高度降水。雨區廣，持續時間長。D 臺風雨（三） 降水的時間變化1.降水量與降水強度 降水量：降落到地面的雨、雪、雹等，未經蒸發、滲透流失而積聚在水平面上的水層厚度。 降水強度：單位時間的降水量。2.降水的日變化 大陸型：兩個最大值（午后和清晨）、兩個最小值（夜間和午前）； 海洋或海岸型：一個最大值（清晨）、一個最小值（午后）；3. 降水的季節變化：緯度、海陸位置及大氣環流等影響。 赤道型：全年多雨，兩個最大值（春、秋分），兩個最小值（夏至、冬至）； 熱帶型：兩段最多降水量逐漸接近； 副熱帶型：全年降水只有一個最高、最低值。 溫帶及高緯型：內陸及東海岸以夏季對流雨為主，西海岸以秋冬氣旋雨為主。4. 降水變率 各年降水量的距平數與多年平均降水量的百分比。 降水變率大小反映降水的穩定性或可靠性。 北方大于南方，內陸大于沿海。（四）降水量的分布降水量的空間分布，受地理緯度、海陸位置、大氣環流、天氣系統和地形等多種因素制約。從降水量的緯度分布來看，全球可劃分四個降水帶 （1）赤道多雨帶：年降水量至少1500