大氣降水專題復習探討大氣中水分的循環過程及其對氣候和環境的影響。了解降水形成的機理,掌握氣象預報和防災減災的相關知識。導言概述降水專題本次課程將全面介紹大氣降水的形成機理、特征和影響因素,幫助同學們深入理解這一重要氣象過程。掌握關鍵知識通過學習本專題,同學們將能夠掌握云的生成、降水的形成以及影響降水的主要因素等關鍵知識。應用所學知識在此基礎上,同學們還可以運用所學知識分析特殊天氣事件,并對降水進行預報和預測。大氣降水的定義和特征1定義大氣降水是指由水汽凝結而形成的各種降落到地球表面的液態或固態的水。2形式大氣降水主要包括雨、雪、冰雹、露和霜等多種形式。3分布降水在時間和空間上都存在顯著的變化,受地理位置、季節、氣候系統等多種因素影響。4重要性大氣降水是維持生態系統平衡、補充地表水和地下水資源的關鍵環節。水汽在大氣中的來源和循環水汽來源水汽主要來自陸地蒸發、植被蒸騰以及海洋表面的蒸發。這些過程將地表水轉化為氣態水汽進入大氣中。大氣水汽循環水汽在大氣中由風力帶動不斷循環流動,最終以降水形式返回地表,形成完整的大氣水循環過程。水循環過程水汽在大氣中升華、凝結形成云,再以降水的形式回到地表,最終重新蒸發進入大氣,構成完整的水循環。云的形成過程1水汽凝結空氣中的水汽在特定條件下凝結成水滴2氣流上升受地形或熱力影響的空氣上升到高空3降溫冷凝上升空氣溫度下降導致水汽進一步凝結4云滴生長云滴不斷碰撞匯聚變大直到形成降水云的形成是一個復雜的過程。首先,空氣中的水汽在特定條件下發生凝結,形成細小的水滴。這些水滴隨后隨上升的氣流被帶到高空,溫度進一步下降使水汽凝結成更大的云滴。云滴不斷碰撞合并直至達到一定尺寸,最終形成降水。這個循序漸進的過程貫穿了云的生成和發展。云的分類和特點積云團簇狀云層,常見于晴朗天氣。標志著對流活動開始,可能發展為對流云。層云廣泛分布的水平云層,通常伴有降水。形成于溫度反轉層或氣流上升層。卷云呈卷曲狀的高層云,標志著強烈的風切變。可用于預測暴風雨的發生。雨云降水性強的云,常見于低層。包括積雨云、層雨云和對流雨云等。降水的形成機理1水汽的凝結當空氣中的水汽遇到溫度足夠低的表面時，會發生凝結過程,形成液態或固態的水滴。這是降水形成的基礎。2冷卻過程空氣在上升時會發生絕熱冷卻,溫度下降到露點以下,導致水汽凝結成云droplets。進一步降溫會形成降水。3上升運動地表加熱、鋒面、地形等都會引起空氣上升,從而導致降水的形成。不同的上升過程會產生不同的降水類型。雨的形成過程1水汽凝結空氣中的水汽在特定溫度和壓力下凝結成液態水滴2水滴生長水滴通過凝結和碰并過程不斷增大3重力墜落當水滴變大到一定重量時,在重力作用下開始下墜4降水形成水滴穿過云層并最終落到地面,形成降雨雨滴的形成過程包括水汽凝結、水滴生長、重力墜落和最終降水。這個過程中,溫度和壓力的變化以及水滴間的相互作用都起著關鍵作用,最終使得水滴達到足夠的質量而落到地面。雪的形成過程1水蒸氣凝結當空氣溫度降低到露點以下時,空氣中的水蒸氣會凝結成小水滴,形成云霧。2升華過程隨著溫度進一步下降,云霧中的小水滴會直接升華成冰晶,而不會經歷液態階段。3冰晶結晶冰晶在空氣中結晶并逐漸長大,形成各種美麗的雪花晶體。冰雹的形成過程水汽聚集大量水汽在對流性強的云層中聚集上升。液態水凝結水汽在低溫環境中發生凝結,形成液態水滴。冰晶生成當水滴溫度降至0°C以下時,會結成冰晶。不斷生長冰晶不斷吸收周圍水汽,在上升氣流中不斷增大。降落地面當冰晶變得太重而無法被上升氣流托住時,就會落到地面。露和霜的形成過程1水汽飽和冷空氣使地面溫度下降2相變和凝結水汽在冷空氣中凝結成露水3結晶成霜露水在低溫下轉化為冰晶當地面溫度低于露點溫度時,空氣中的水汽就會直接凝結在地面上,形成露珠。如果地面溫度進一步降低到冰點以下,露水就會轉化成冰晶,形成白霜覆蓋在地表。這種由水汽直接凝結成冰晶的過程就是霜的形成。影響降水的因素地形地形是影響降水最重要的因素之一。山脈和高地會引起空氣上升和冷卻，從而導致地形性降水。平原和盆地則容易形成地域性降水。氣壓系統不同的氣壓系統如高壓和低壓會影響大氣的上升和下沉運動，進而影響降水的形成。如鋒面天氣、氣旋和反氣旋等都會引發不同的降水過程。海洋海洋是水汽的主要來源。海表溫度的變化會影響水汽通量和水汽凝結。大洋和內陸的距離差異也會造成降水差異。季風季風是指由于陸地和海洋熱力差異引起的定期性風向和風速變化,它顯著影響著亞洲、非洲和澳大利亞等地區的降水分布。地形對降水分布的影響山地地形山脈可以引起強制上升氣流,造成雨量豐富,通常山區降水量較高。平原地形平坦地形不利于形成強烈上升氣流,使降水相對較少。海洋環境靠近大海的地區,海陸溫差引發的大氣對流往往會帶來充沛的降水。氣壓系統對降水的影響高壓系統阻擋氣流高壓系統會阻擋濕潤的氣流進入,使得該區域干燥缺少降水。低壓系統促進上升氣流低壓系統會引起大氣中的濕潤空氣上升,產生云層和降水。冷鋒的作用冷鋒的到來會造成大氣大范圍的上升運動,促進降水發生。暖鋒的作用暖鋒的通過會使下層暖濕空氣被抬升,也會引發廣泛的降水。海洋對降水的影響海洋熱量效應海洋吸收和釋放大量熱量,影響局部地區的溫度和濕度,從而影響降水格局。海洋熱量的季節變化還會引起季風與季節性降水的出現。海洋水汽來源海洋是大氣中水汽的主要來源。水汽的蒸發和輸送過程對區域降水格局的形成至關重要。海洋氣旋活動熱帶氣旋等海洋氣象系統會帶來大量的水汽和強降水,極大地影響沿海地區的降水特征。季風對降水的影響季風的形成季風是由于大陸和海洋之間熱量差異導致的周期性風向變化。這種熱力差異會影響大氣環流,進而影響降水的分布。夏季季風在夏季,熱帶低壓系統和暖濕氣流會給沿海地區帶來大量降水。這種季風性降水通常集中在6-8月份。冬季季風冬季,大陸會出現高壓系統,寒冷干燥的風向會使內陸地區干旱。同時會給東南沿海地區帶來大量降水。季風對中國降水的影響中國地域廣大,不同地區的季風模式存在差異,導致了中國降水分布的明顯差異。東南沿海地區屬典型的季風氣候。極端降水事件極端降水事件指大量短期內降下的異常降水,如持續暴雨、臺風暴雨、梅雨季特大暴雨等。這些事件往往引發嚴重的洪澇災害,導致財產損失和人員傷亡。及時預報和應對極端降水事件對防災減災至關重要。極端降水事件通常與強烈的對流性天氣過程有關,受諸多氣象因素影響,如溫度、濕度、氣壓、風等。了解這些關鍵因素的變化規律對精確預報極端降水至關重要。干旱和洪澇災害1干旱災害干旱是指長期降水量明顯偏少,導致土壤水分嚴重不足,對人類生產生活造成嚴重影響的氣象災害。2洪澇災害洪澇是指降水量異常增加,致使河流、湖泊或地面積水過多,嚴重危害人類生產生活的氣象災害。3成因分析干旱和洪澇往往由持續性的氣象異常引起,如大氣環流異常、海溫異常等都是導致這類災害的重要因素。4災害預防加強監測預報,制定應急預案,采取有效調度措施,可以有效減輕干旱和洪澇災害的損失。降水量的測量方法雨量計測量雨量計可精確測量降水量。它由一個圓筒和一個漏斗組成,通過收集和測量雨水的體積來計算降水量。氣象觀測站測量氣象觀測站裝有各種儀器,如雨量計、大氣壓力計等,可全面監測并記錄降水量、風向風速、溫度等氣象數據。雷達測雨氣象雷達可遠程監測降水情況,根據回波強度推算降水強度和分布,為預報和監測降水提供重要數據支持。氣象觀測站網氣象觀測站網是一個廣泛覆蓋全國各地的氣象監測系統。它由數千個地面觀測站、雷達站、衛星觀測站等組成，用于實時監測和收集各種氣象要素數據。這些數據為天氣預報、氣候分析和災害預警等提供了基礎支撐。觀測站網的密集分布和高度自動化,確保了氣象監測的廣泛性和實時性,為國家氣象服務事業提供了堅實的基礎設施。降水數據的處理和分析1數據收集從氣象觀測站網收集降水數據2質量控制驗證數據的可靠性和完整性3數據分析運用統計和制圖方法分析數據4結果解釋結合氣候背景得出專業結論降水數據的處理和分析是氣象工作的重要環節。從氣象站網收集的原始數據需要經過質量控制和統計分析,才能得出有意義的結果。通過不同的分析方法,可以深入了解降水的時空分布規律和形成機理,為氣象預報和水資源管理提供科學依據。降水預報的基本原理雷達監測利用氣象雷達實時監測云雨系統發展變化,為短期預報提供依據。衛星遙感通過衛星云圖分析,掌握云系的運動和演變趨勢,為中長期預報提供信息。數值預報模式基于大氣動力學和熱力學方程的數值模擬,可預測未來天氣變化。實測資料分析利用地面、探空等觀測資料監測當前大氣狀況,為預報提供依據。短期天氣預報1數據收集通過氣象觀測站網和衛星遙感等方式,實時收集天氣數據,包括溫度、濕度、風向、風速等關鍵指標。2模型分析利用數值天氣預報模型,根據收集的數據對未來天氣走勢進行模擬和分析,預測溫度、降水、風等變化趨勢。3結果輸出綜合分析模型預測結果,編制天氣預報信息,及時向公眾發布未來幾天的天氣情況。中長期天氣預報1氣候模型復雜的數值天氣預報模型2大氣環流分析觀察全球大氣環流形勢變化3概率預報對未來天氣情況的概率估計中長期天氣預報依靠復雜的氣候模型，結合對全球大氣環流的分析,給出未來一周到一個月甚至更長時間的天氣情況概率預報。這種預報能夠為政府和公眾提供較長期的天氣信息,為應對極端天氣事件做好準備。降水形態的時空分布特點時間分布降水在一年內的分布存在明顯的季節性變化,不同地區的降水高峰季節各不相同?？臻g分布受地理位置、地形、氣候等因素影響,世界各地的降水分布存在很大差異,呈現出明顯的區域性特征。降水形態變化不同地區和季節,降水形態也會發生變化,如雨、雪、冰雹等。這些變化反映了大氣溫度、濕度的變化。全球降水格局全球降水格局呈現出明顯的地域差異。熱帶地區的降水量最大,主要集中在赤道附近的雨林地區;而高緯度地區的降水量則較小。此外,在一些大陸內陸地區也存在干旱氣候。這些差異與地理位置、海陸分布、地形等因素密切相關。40M年降水量赤道地區年降水量可達40米，是高緯度地區的數倍。15K年降水天數熱帶雨林地區一年中有超過15000小時的降水天數。80%降水水量分布全球約80%的降水集中在熱帶和亞熱帶地區。50mm極端干旱區降水某些干旱內陸地區年降水量僅有50毫米左右。區域降水特點熱帶雨林地區熱帶雨林地區終年高溫多雨,全年降水量豐沛,每月降水量變化不大,為全年性降水區。沙漠地區沙漠地區終年干旱少雨,全年降水量極少,季節性差異明顯,多在冬季和春季有少量降水。溫帶雨量區溫帶雨量區夏季雨量充沛,冬季相對干燥,呈現明顯的季節性變化。高原地區高原地區由于地形的影響,降水隨海拔和坡向的變化而有明顯的差異,局地性強。中國大陸的降水分布1東部沿海地區受海洋性季風影響，年降水量較高，主要集中在夏季。2西南內陸地區受地形影響，年降水量豐富，且降水季節性分布明顯。3西北干旱地區年降水量較少，冬春季干旱，夏季短期降水較多。4青藏高原地區受地形和季風的雙重影響，降水分布極不均勻?？偨Y回顧大氣降水的形成過程我們學習了水汽的來源和循環、云的形成以及雨、雪、冰雹等各種降水形式的形成機理。這些過程是構成大氣降水的基礎。影響降水的主要因素地形、氣壓系統、海洋和季風等都對降水的分布和數量產生重要影響。了解這些因素有助于理解不同地區的降水特點。降水觀測與分析通過氣象站網的觀測數據收集