氣象學(xué)最后課件

1、氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件（一）大氣圈概述（二）水圈、陸地、冰雪圈和生（二）水圈、陸地、冰雪圈和生物圈概述物圈概述一、氣象學(xué)、氣候一、氣象學(xué)、氣候?qū)W研究對象、任務(wù)學(xué)研究對象、任務(wù)和簡史和簡史二、氣候系統(tǒng)概述二、氣候系統(tǒng)概述（一）氣象學(xué)與氣候?qū)W（一）氣象學(xué)與氣候?qū)W的研究對象和任務(wù)的研究對象和任務(wù)（二）氣象學(xué)與氣候?qū)W（二）氣象學(xué)與氣候?qū)W發(fā)展簡史發(fā)展簡史三、有關(guān)大氣的物理三、有關(guān)大氣的物理性狀性狀（一）主要氣象要素（二）空氣狀態(tài)方程（二）空氣狀態(tài)方程第一章第一章引論引論氣象學(xué)最后課件氣氣 能能 本本 用用（大）氣（大）氣 能（量）能（量） 本（質(zhì)）本（質(zhì)） （應(yīng)）用（應(yīng)）用 氣象學(xué)最

2、后課件氣象學(xué)最后課件大氣的垂直分層大氣的垂直分層散逸層(外層) 暖層 中間層 平流層 對流層 氣象學(xué)最后課件對流層 對流層特點 對流層是大氣的最下層，它的下界為地面，集中3/4大氣，90%水汽，日常所見的大氣現(xiàn)象均發(fā)生在此層，也是對人類生活、產(chǎn)生最有影響的層次。 氣溫隨著高度而降低。平均065空氣具有強(qiáng)烈的對流、亂流運動氣象要素水平分布不均勻：氣象學(xué)最后課件溫度隨高度升高而增加沒有強(qiáng)烈的對流運動 水汽、塵埃含量很少平流層（對流層頂?shù)?5km）氣象學(xué)最后課件太陽輻射太陽輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知一、輻射的基本知識識二、太陽二、太陽輻射輻射（二）物體對輻射的吸收、反射（二

3、）物體對輻射的吸收、反射和透射和透射（三）輻射差額（三）輻射差額（四）輻射的基本定律（四）輻射的基本定律（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（二）太陽輻射在大氣中的（二）太陽輻射在大氣中的衰減衰減1、大氣對太陽輻射的吸收、大氣對太陽輻射的吸收2、大氣對太陽輻射的散射、大氣對太陽輻射的散射 3、大氣的云層和塵埃對太陽輻射的反射、大氣的云層和塵埃對太陽輻射的反射n（三）到達(dá)地面的太陽輻射（三）到達(dá)地面的太陽輻射n1、直接輻射 2、散射輻射 3、總輻射n（四）地面對太陽輻射的反射（四）地面對太陽輻射的反射氣象學(xué)最后課件2、太陽輻射就是以光速從太陽向四周發(fā)射的。太陽輻射就是以光速從

4、太陽向四周發(fā)射的。1、輻射：輻射：氣象學(xué)最后課件n如果某物體能把投射其上的所有波長的輻射全部吸收，即其吸收率為1(a=0,t=0)，這種物體稱為絕對黑體，簡稱黑體氣象學(xué)最后課件（四）輻射的基本定律（四）輻射的基本定律1、基爾霍夫定律2、斯蒂芬波爾茲曼定律3、維恩定律氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件可計算出黑體在可計算出黑體在T時的輻射強(qiáng)度，也可由黑體的輻射強(qiáng)度求時的輻射強(qiáng)度，也可由黑體的輻射強(qiáng)度求得其表面溫度。得其表面溫度。 氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件二、太陽輻射二、太陽輻射（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)1 1、太陽輻射光譜：、太陽輻射光譜：太陽輻射中太陽輻射中輻射能按

5、波輻射能按波長的分布長的分布?xì)庀髮W(xué)最后課件 三個光譜區(qū)：三個光譜區(qū)： 紫外線光譜區(qū)（波長小于紫外線光譜區(qū)（波長小于0.4m） 可見光光譜區(qū)（波長在可見光光譜區(qū)（波長在0.40.76m） 紅外線光譜區(qū)（波長大于紅外線光譜區(qū)（波長大于0.76m）。）。氣象學(xué)最后課件太陽輻射太陽輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知一、輻射的基本知識識二、太陽二、太陽輻射輻射（二）物體對輻射的吸收、反射（二）物體對輻射的吸收、反射和透射和透射（三）輻射差額（三）輻射差額（四）輻射的基本定律（四）輻射的基本定律（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（二）太陽輻射在大氣中的（二）太陽輻射

6、在大氣中的衰減衰減1、大氣對太陽輻射的吸收、大氣對太陽輻射的吸收2、大氣對太陽輻射的散射、大氣對太陽輻射的散射 3、大氣的云層和塵埃對太陽輻射的反射、大氣的云層和塵埃對太陽輻射的反射（三）到達(dá)地面的太陽輻射（三）到達(dá)地面的太陽輻射（四）地面對太陽輻射的反射（四）地面對太陽輻射的反射氣象學(xué)最后課件（二）太陽輻射在大氣中的衰減（二）太陽輻射在大氣中的衰減 1、大氣的吸收有選擇性 占大氣體積的占大氣體積的99%以上的氮、氧對太陽輻射的吸收微弱，以上的氮、氧對太陽輻射的吸收微弱，而含量不多的水氣、二氧化碳和臭氧可以吸收某些波段的而含量不多的水氣、二氧化碳和臭氧可以吸收某些波段的太陽輻射能。太陽輻射能。

7、 氣象學(xué)最后課件 氣象學(xué)最后課件（2 2）散射分類）散射分類分子散射（分子散射（散射）散射）有選擇性有選擇性 如果太陽輻射遇到的是直徑比波長小的空氣分子，則輻射的波如果太陽輻射遇到的是直徑比波長小的空氣分子，則輻射的波長愈短，被散射愈厲害。長愈短，被散射愈厲害。因此，太陽輻射通過大氣時，由于空氣分子散射的結(jié)果，波長因此，太陽輻射通過大氣時，由于空氣分子散射的結(jié)果，波長較短的光被散射得較多。較短的光被散射得較多。波長較短的可見光為青藍(lán)紫光，波長較短的可見光為青藍(lán)紫光，這是天空藍(lán)色的原因。這是天空藍(lán)色的原因。 氣象學(xué)最后課件n粗粒散射粗粒散射沒有選擇性沒有選擇性n這種質(zhì)點往往是直徑較大的灰塵、冰晶

8、等。這種質(zhì)點往往是直徑較大的灰塵、冰晶等。各種波長的太陽輻射都要被散射。如：當(dāng)各種波長的太陽輻射都要被散射。如：當(dāng)空中存在較多的塵埃、或霧等粗粒時，太空中存在較多的塵埃、或霧等粗粒時，太陽輻射的長短波都被同等的散射，使天空陽輻射的長短波都被同等的散射，使天空呈現(xiàn)灰白色，也叫漫射。呈現(xiàn)灰白色，也叫漫射。氣象學(xué)最后課件太陽輻射太陽輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知一、輻射的基本知識識二、太陽輻二、太陽輻射射（二）物體對輻射的吸收、反射（二）物體對輻射的吸收、反射和透射和透射（三）輻射差額（三）輻射差額（四）輻射的基本定律（四）輻射的基本定律（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（一）太陽輻

9、射光譜和太陽常數(shù)（二）太陽輻射在大氣中的衰減（二）太陽輻射在大氣中的衰減（三）到達(dá)地面的太陽輻射（三）到達(dá)地面的太陽輻射 1、直接輻射 2、散射輻射 3、總輻射（四）地面對太陽輻射的反射（四）地面對太陽輻射的反射氣象學(xué)最后課件（三）到達(dá)地面的太陽輻射（三）到達(dá)地面的太陽輻射有兩部分：有兩部分：1、直接輻射、直接輻射：太陽以平行光線的形式：太陽以平行光線的形式直直 接投射到地面上。接投射到地面上。2、散射輻射、散射輻射：經(jīng)過散射輻射后自天空：經(jīng)過散射輻射后自天空投射到地面上。投射到地面上。二者之和稱為二者之和稱為總輻射總輻射。氣象學(xué)最后課件（三）到達(dá)地面的太陽輻射三）到達(dá)地面的太陽輻射 1、直接

10、輻射、直接輻射太陽以平行光線的形式直接投射到地面上的稱為直接輻射太陽以平行光線的形式直接投射到地面上的稱為直接輻射其大小取決于兩個條件：其大小取決于兩個條件：太陽高度角、大氣透明度太陽高度角、大氣透明度（1）太陽高度角（）太陽高度角（h)：太陽光線和水平面的夾角。：太陽光線和水平面的夾角。太陽高度角不同時，地表面單位面積上獲得的太陽輻射不同，原太陽高度角不同時，地表面單位面積上獲得的太陽輻射不同，原因有兩點因有兩點氣象學(xué)最后課件h越小，等量的太陽輻射散布的面越小，等量的太陽輻射散布的面 積積就越大，地表單位面積上所獲得的太就越大，地表單位面積上所獲得的太陽輻射就越小。陽輻射就越小。氣象學(xué)最后課

11、件 h越小，太陽輻射穿過的大氣層越厚越小，太陽輻射穿過的大氣層越厚O點的地平線點的地平線地球地球OACh2h1h1 h2AO 08氣象學(xué)最后課件（四）地面對太陽輻射的反射（四）地面對太陽輻射的反射投射到地面的輻射，并非完全被地面吸收，其中一投射到地面的輻射，并非完全被地面吸收，其中一部分被地面所反射。反射的多少，取決于地表面的部分被地面所反射。反射的多少，取決于地表面的性質(zhì)和狀態(tài)。性質(zhì)和狀態(tài)。陸地表面對太陽輻射的反射率為陸地表面對太陽輻射的反射率為10%30%10%30%。其中深。其中深色土色土 淺色土；粗糙土淺色土；粗糙土 平滑土；潮濕土平滑土；潮濕土 干燥土。雪干燥土。雪面的反射率很大為面

12、的反射率很大為90%90%；水的反射率隨太陽高度角的；水的反射率隨太陽高度角的增大而減??；總的來說水面的反射率比陸面要小些。增大而減小；總的來說水面的反射率比陸面要小些。氣象學(xué)最后課件種類種類反射率（反射率（%）種類種類反射率（反射率（%）干的新雪干的新雪8095棉花棉花2022一般雪面一般雪面6070甜菜甜菜1825污穢雪面污穢雪面4050馬鈴薯馬鈴薯1927干黑土干黑土14水稻田水稻田1722濕黑土濕黑土8牧草田牧草田1525新耕地新耕地17針葉林針葉林1015冬小麥冬小麥1623闊葉林闊葉林1520氣象學(xué)最后課件n可見，即使到達(dá)地面的總輻射的強(qiáng)度一樣，可見，即使到達(dá)地面的總輻射的強(qiáng)度一樣

13、，地表性質(zhì)不同，所真正得到的太陽輻射仍有地表性質(zhì)不同，所真正得到的太陽輻射仍有很大差異，這也是地表溫度分布不均勻的重很大差異，這也是地表溫度分布不均勻的重要原因之一。要原因之一。氣象學(xué)最后課件太陽輻射太陽輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本一、輻射的基本知識知識二、太陽輻二、太陽輻射射（二）（二）物體對輻射的吸收、反射物體對輻射的吸收、反射和透射和透射（三）輻射的基本定律（三）輻射的基本定律（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（一）太陽輻射光譜和太陽常數(shù)（二）太陽輻射在大氣中的衰減（二）太陽輻射在大氣中的衰減（三）（三）到達(dá)地面的太陽輻射到達(dá)地面的太陽輻射（四）地面對太陽輻射的反射（四）

14、地面對太陽輻射的反射上節(jié)課回顧上節(jié)課回顧氣象學(xué)最后課件第二節(jié)第二節(jié)地面和地面和大氣的大氣的輻射輻射（一）地面、大氣的輻射的概念（一）地面、大氣的輻射的概念及共性及共性一、地面、大氣一、地面、大氣的輻射和地面有的輻射和地面有效輻射效輻射二、地面及二、地面及 地地-氣系統(tǒng)氣系統(tǒng)的輻射差額的輻射差額（二）地面和大氣長波輻射的特二）地面和大氣長波輻射的特點點（三）（三）大氣逆輻射和地面有效大氣逆輻射和地面有效輻射輻射（一）地面的輻射差額（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額 氣象學(xué)最后課件（一）（一） 地面、大氣的輻射的概念及共性

15、地面、大氣的輻射的概念及共性宇宙中的任何物質(zhì)，只要它的溫度高于絕對零度時都能宇宙中的任何物質(zhì)，只要它的溫度高于絕對零度時都能放射能量，放射能量，地面吸收太陽輻射后（地面吸收太陽輻射后（45%-45%-反射掉）轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涞簦┺D(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，使地面增溫，然后日夜不停的向外放射輻射，熱能后，使地面增溫，然后日夜不停的向外放射輻射，這就是這就是地面輻射地面輻射。大氣對大氣對太陽輻射的吸收很少太陽輻射的吸收很少, ,但能強(qiáng)烈的但能強(qiáng)烈的吸收地面的輻吸收地面的輻射射，大氣主要靠吸收地面輻射后升溫，它也日夜不停的，大氣主要靠吸收地面輻射后升溫，它也日夜不停的向外放出輻射，叫向外放出輻射，叫大氣輻射大氣輻射。1

16、、地面輻射：、地面輻射：2、大氣輻射：大氣輻射：氣象學(xué)最后課件（三）大氣逆輻射和地面有效輻射氣象學(xué)最后課件（三）大氣逆輻射和地面有效輻射大氣逆輻射的結(jié)果：大氣逆輻射的結(jié)果：大氣對地面的保溫作用大氣對地面的保溫作用氣象學(xué)最后課件2、地面有效輻射 地面輻射與大氣逆輻射是經(jīng)常存在的，地面放出輻射和地地面輻射與大氣逆輻射是經(jīng)常存在的，地面放出輻射和地面吸收的大氣逆輻射之差稱為面吸收的大氣逆輻射之差稱為地面有效輻射地面有效輻射。F0地面有效輻射地面有效輻射F F0 0 在通常情況下為正，是地面通過長波輻射在通常情況下為正，是地面通過長波輻射失去失去熱量熱量F F0 0 為負(fù)時（逆溫、潮濕），是地面通過長

17、波輻射為負(fù)時（逆溫、潮濕），是地面通過長波輻射獲得獲得熱量熱量agEEF0EgaE地面輻射地面輻射地面吸收的大氣逆輻射地面吸收的大氣逆輻射（三）大氣逆輻射和地面有效輻射氣象學(xué)最后課件影響影響地面有效輻射地面有效輻射因子因子：地面溫度、空氣溫度、空氣濕度和云量地面溫度、空氣溫度、空氣濕度和云量. .地面溫度高地面溫度高有效輻射大有效輻射大agEEF0地面失熱多地面失熱多空氣溫度高空氣溫度高有效輻射小有效輻射小地面失熱少地面失熱少空氣濕度大空氣濕度大 有效輻射小有效輻射小地面失熱少地面失熱少云量大云量大有效輻射小有效輻射小地面失熱少地面失熱少2、地面有效輻射、地面有效輻射（三）大氣逆輻射和地面有效

18、輻射逆溫、高海拔、夜間風(fēng)大時逆溫、高海拔、夜間風(fēng)大時氣象學(xué)最后課件地面和地面和大氣的大氣的輻射輻射（一）地面、大氣的輻射的概念（一）地面、大氣的輻射的概念及共性及共性一、地面、大氣一、地面、大氣的輻射和地面有的輻射和地面有效輻射效輻射二、地面及二、地面及 地地-氣系統(tǒng)氣系統(tǒng)的輻射差額的輻射差額（二）地面和大氣長波輻射的特二）地面和大氣長波輻射的特點點（三）大氣逆輻射和地面有效（三）大氣逆輻射和地面有效輻射輻射（一）地面的輻射差額（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額 氣象學(xué)最后課件為正時地面有熱量積累，地面溫度將上升為正時

19、地面有熱量積累，地面溫度將上升為負(fù)時地面有熱量虧損，地面溫度將下降為負(fù)時地面有熱量虧損，地面溫度將下降為零時地溫沒有變化，處于輻射動態(tài)平衡狀態(tài)為零時地溫沒有變化，處于輻射動態(tài)平衡狀態(tài)（一）地面的輻射差額：（一）地面的輻射差額：地面吸收的輻射與放出的輻射之差。地面吸收的輻射與放出的輻射之差。即 地面的輻射差額地面的輻射差額=地面得到的能量地面得到的能量地面失去的能量地面失去的能量gR地面得到的太陽輻射能地面得到的太陽輻射能+大氣逆輻射大氣逆輻射地面輻射地面輻射gggEEaqQR)1)(0)1)(FaqQRg地面有效輻射地面有效輻射（Q+q太陽直接輻射和散射輻射）a為反射率a輻射差額輻射差額=收入

20、輻射收入輻射支出輻射支出輻射地面的輻射差額：地面的輻射差額：氣象學(xué)最后課件地面和地面和大氣的大氣的輻射輻射（一）地面、大氣的輻射的概念（一）地面、大氣的輻射的概念及共性及共性一、地面、大氣一、地面、大氣的輻射和地面有的輻射和地面有效輻射效輻射二、地面及二、地面及 地地-氣系統(tǒng)氣系統(tǒng)的輻射差額的輻射差額（二）地面和大氣長波輻射的特二）地面和大氣長波輻射的特點點（三）大氣逆輻射和地面有效（三）大氣逆輻射和地面有效輻射輻射（一）地面的輻射差額（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額 氣象學(xué)最后課件)(gaEq )(FEa)()(F

21、EEqRagaaFFqRaa0)(0F0aR( (二二) )大氣的輻射差額：大氣的輻射差額：氣象學(xué)最后課件地面和地面和大氣的大氣的輻射輻射（一）地面、大氣的輻射的概念（一）地面、大氣的輻射的概念及共性及共性一、地面、大氣一、地面、大氣的輻射和地面有的輻射和地面有效輻射效輻射二、地面及二、地面及 地地-氣系統(tǒng)氣系統(tǒng)的輻射差額的輻射差額（二）地面和大氣長波輻射的特二）地面和大氣長波輻射的特點點（三）大氣逆輻射和地面有效（三）大氣逆輻射和地面有效輻射輻射（一）地面的輻射差額（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額 氣象學(xué)最后課件（

22、三）地（三）地氣氣 系統(tǒng)系統(tǒng) 的輻射差額的輻射差額如果將地面和大氣看作是一個系統(tǒng)那么收入的輻射和支如果將地面和大氣看作是一個系統(tǒng)那么收入的輻射和支出的輻射之差就是地出的輻射之差就是地氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額得得: : 地面吸收的太陽輻射能地面吸收的太陽輻射能(Q+q)(1-a)(Q+q)(1-a) 大氣吸收的太陽輻射大氣吸收的太陽輻射qqa a 失：失： 透過大氣層地面輻射和大氣輻射射向宇宙空間透過大氣層地面輻射和大氣輻射射向宇宙空間 的能量的能量FF 得得失：失：R Rs= (Q+q)(1-a) +q= (Q+q)(1-a) +qa a-F-F 氣象學(xué)最后課件第三節(jié)、第三節(jié)、大氣的大

23、氣的 增溫和增溫和 冷卻冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異一、海陸的增溫和冷卻的差異二、空氣的二、空氣的增溫增溫 和冷卻和冷卻非絕熱變化：非絕熱變化： 幾種基本形幾種基本形式式絕熱變化絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度三、大氣靜力穩(wěn)定度氣象學(xué)最后課件第二章第二章 大氣的熱能和溫度大氣的熱能和溫度第三節(jié)第三節(jié) 大氣的增溫和冷卻大氣的增溫和冷卻 反射率反射率：陸地反射率大，地面對太陽輻射量吸收少：陸地反射率大，地面對太陽輻射量吸收少/ /水面反水面反射率小，水面對太陽輻射量吸收多射率小，水面對太陽輻射量吸收多透明率：透明率：陸面低透明率，降低地面對太陽輻射量吸收陸面低透明率，降低地面對太陽輻射量吸收/ /熱傳

24、遞方式：熱傳遞方式：單種方式，增加熱量交換單種方式，增加熱量交換/ /海水有充足的水源，它的蒸發(fā)量大，失熱較多，水溫不易升海水有充足的水源，它的蒸發(fā)量大，失熱較多，水溫不易升高。海面之上水汽較多，故氣溫不易下降。陸面正好相反高。海面之上水汽較多，故氣溫不易下降。陸面正好相反 熱屬性：熱屬性：比熱小，變溫需要熱量值小，變溫迅速比熱小，變溫需要熱量值小，變溫迅速 水水 比熱大，變溫需要熱量值大，變溫緩慢比熱大，變溫需要熱量值大，變溫緩慢一、不同地面的增溫和冷卻一、不同地面的增溫和冷卻 海陸差異海陸差異氣象學(xué)最后課件二、二、空氣的空氣的增溫增溫與與冷卻冷卻氣象學(xué)最后課件1、氣溫的非絕熱變化、氣溫的非

25、絕熱變化（外界傳遞熱量的方式）（外界傳遞熱量的方式）傳導(dǎo)傳導(dǎo)輻射輻射對流對流湍流湍流蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié)二、二、空氣的空氣的增溫增溫與與冷卻冷卻氣象學(xué)最后課件二、空氣的增熱和冷卻二、空氣的增熱和冷卻 (一一)氣溫的非絕熱變化氣溫的非絕熱變化 1.傳導(dǎo)傳導(dǎo)：就是依靠分子的熱運動將能量從一個分子傳遞給另就是依靠分子的熱運動將能量從一個分子傳遞給另一分子，從而達(dá)到熱量平衡的傳熱方式一分子，從而達(dá)到熱量平衡的傳熱方式 。 空氣與地面之間，空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間，當(dāng)有溫度差異時，空氣與地面之間，空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間，當(dāng)有溫度差異時，就會因為傳導(dǎo)作用而交換熱量。就會因為傳導(dǎo)作用而交換熱量。2.輻射輻射：物體之間不停

26、地以輻射方式交換著熱量。物體之間不停地以輻射方式交換著熱量。大氣主要大氣主要依靠吸收地面的長波輻射而增熱，同時，地面也吸收大氣放依靠吸收地面的長波輻射而增熱，同時，地面也吸收大氣放出的長波輻射，這樣它們之間就通過長波輻射的方式不停地出的長波輻射，這樣它們之間就通過長波輻射的方式不停地交換著熱量?？諝鈭F(tuán)之間，也可以通過長波輻射而交換熱量。交換著熱量?？諝鈭F(tuán)之間，也可以通過長波輻射而交換熱量。氣象學(xué)最后課件3.對流對流：當(dāng)暖而輕的空氣上升時，周圍冷而重的空氣便下降當(dāng)暖而輕的空氣上升時，周圍冷而重的空氣便下降來補充，這種升降運動，稱為對流來補充，這種升降運動，稱為對流。通過對流、上下層空氣互相混合，

27、熱量也就隨之得到交換。使低層的熱量傳遞到較高的層次，這是對流層中的熱量交換的重要方式。4.湍流湍流：空氣的不規(guī)則運動稱為湍流，又稱亂流空氣的不規(guī)則運動稱為湍流，又稱亂流。湍流是空氣層相互之間發(fā)生摩擦或空氣流過粗糙不平的地面時產(chǎn)生的。有湍流時，相鄰空氣團(tuán)之間發(fā)生混合，熱量也就得到了交換。湍流是摩擦層中熱量交換的重要方式。 氣象學(xué)最后課件5.5.蒸發(fā)蒸發(fā)( (升華升華) )和凝結(jié)和凝結(jié)( (凝華凝華) )：水在蒸發(fā)水在蒸發(fā)( (或冰在升華或冰在升華) )時要吸收熱量；相反，水時要吸收熱量；相反，水汽在凝結(jié)汽在凝結(jié)( (或凝華或凝華) )時，又會放出潛熱時，又會放出潛熱。如果蒸發(fā)。如果蒸發(fā)( (升華

28、升華) )的水汽，不是在原處凝結(jié)的水汽，不是在原處凝結(jié)( (凝華凝華) )，而是被帶到別處去，而是被帶到別處去凝結(jié)凝結(jié)( (凝華凝華) )，就會使熱量得到傳送。，就會使熱量得到傳送。例如，從地面蒸發(fā)的水汽，在空中發(fā)生凝結(jié)時，就把地面的熱量傳給了空氣。因此，通過蒸發(fā)(升華)和凝結(jié)(凝華)，也能使地面和大氣之間，空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間發(fā)生潛熱交換。由于大氣中的水汽王要集中在5公里以下的氣層中，所以這種熱量交換主要在對流層下半層起作用。氣象學(xué)最后課件第三節(jié)第三節(jié)大氣的大氣的 增溫和增溫和 冷卻冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異一、海陸的增溫和冷卻的差異二、空氣的增溫二、空氣的增溫和冷卻和冷卻非絕熱變化：非絕

29、熱變化： 幾種基本形式幾種基本形式絕熱變化絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度三、大氣靜力穩(wěn)定度氣象學(xué)最后課件n2、干絕熱過程(Adiabatic process) n在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無熱量交換，即 時的狀態(tài)變化過程，叫做絕熱過程。n干絕熱過程：n將升、降的氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界交換熱量的過程，稱作干絕熱過程。n大氣的垂直運動過程可近似看作是絕熱的 0dQ氣溫的絕熱變化氣溫的絕熱變化氣象學(xué)最后課件n4、干絕熱直減率n氣塊絕熱上升單位距離時的溫度降低值，稱絕熱垂直減溫率，簡稱絕熱直減率。n對于干空氣和未飽和的濕空氣來說，則稱干絕熱直減率，以 表示，即d()idddTdz )

30、100/98. 0(100/98. 0mmKCgpd或?qū)嶋H工作中取 ,這就是說，在干絕熱過程中，氣塊每上升100m，溫度約下降1。如果氣塊的起始溫度為 ，干絕熱上升 高度后，其溫度 為：01/100dCm氣象學(xué)最后課件n 與與 比較比較n必須注意：必須注意： 與與 （氣溫直減率）的含義（氣溫直減率）的含義是完全不同的。是完全不同的。 n 是干空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的是干空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的降溫率，它近似于常數(shù)；降溫率，它近似于常數(shù)；n而而 是表示周圍大氣的溫度隨高度的分布是表示周圍大氣的溫度隨高度的分布情況。可以有不同數(shù)值，即可以大于、小情況?？梢杂胁煌瑪?shù)值，即可以大于、小于或

31、者等于于或者等于 。dddd氣象學(xué)最后課件n5、濕絕熱變化過程、濕絕熱直減率n飽和濕空氣的上升過程中，與外界沒有熱量交換，該過程稱為濕絕熱過程。 (Wet adiabatic process)。n飽和濕空氣絕熱上升的減溫率，稱為濕絕熱直減率，以 表示。當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升溫度受到兩方面的影響q氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升100m 溫度降低1 C。 q水汽既已是飽和的，它會因為上升冷卻而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)就要放熱，所以放出的熱量加熱氣塊又使溫度有所回升。 q所以可以推論，因為有凝結(jié)放出熱量的補給，降溫要小于d。m氣象學(xué)最后課件n濕絕熱直減率n濕絕熱直減率的表達(dá)式可寫成n當(dāng)飽和濕空氣

32、上升時， ，則 ；n下降時， ，則 n所以 總小于 。()ismmdpdTdqLdzCdz 0,0sdzdq0sdqdz0,0sdzdq0sdqdzmd氣象學(xué)最后課件n1、大氣穩(wěn)定度n是指氣塊受任意方向擾動后，返回或遠(yuǎn)是指氣塊受任意方向擾動后，返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢和程度。離原平衡位置的趨勢和程度。n若空氣受到對流沖擊力的作用，產(chǎn)生了若空氣受到對流沖擊力的作用，產(chǎn)生了向上或向下的運動，則有可能出現(xiàn)三種向上或向下的運動，則有可能出現(xiàn)三種情況：情況：q如果空氣團(tuán)受力移動后，逐漸減速，并有返如果空氣團(tuán)受力移動后，逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢，這時的氣層，對于該空回原來高度的趨勢，這時的氣層，

33、對于該空氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的( (stablestable) )q如空氣團(tuán)一離開原位就逐漸加速運動，并有如空氣團(tuán)一離開原位就逐漸加速運動，并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢，這時的氣層，對于該遠(yuǎn)離起始高度的趨勢，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的( (unstableunstable) ) q如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不減速，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是中減速，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是中性氣層性氣層( (neutralneutral) ) 三、大氣穩(wěn)定度氣象學(xué)最后課件n3、判斷大氣穩(wěn)定度的基本方法 n大氣是否穩(wěn)定，

34、通常用周圍空氣的氣溫直大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的氣溫直減率（減率（ ）與上升空氣塊的干絕熱直減率）與上升空氣塊的干絕熱直減率（ ）或濕絕熱直減率（）或濕絕熱直減率（ ）的對比來判）的對比來判斷。斷。n考慮干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為考慮干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為 的的干空氣或未飽和的濕空氣塊上升高度干空氣或未飽和的濕空氣塊上升高度 時，時，n其溫度變?yōu)槠錅囟茸優(yōu)?, ,n而周圍的空氣溫度變?yōu)槎車目諝鉁囟茸優(yōu)?。n因為起始溫度相等因為起始溫度相等, ,即即 。則得判斷。則得判斷穩(wěn)定度的公式穩(wěn)定度的公式dmz0iidTTz0TTz 00iTTdagzT氣象學(xué)最后課件 n（ ）的符號，決定了加

35、速度a與擾動位移的方向是否一致，即決定了大氣是否穩(wěn)定。n當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；n當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；n當(dāng) ，若 ，層結(jié)是中性的。dd0z 0ad0z 0ad0adagzT氣象學(xué)最后課件n同理，飽和濕空氣作垂直運動時，溫度按濕絕熱直減率（ ）遞減，有 ；而周圍空氣的溫度為 。n得n結(jié)論：n當(dāng) 時，層結(jié)穩(wěn)定；n當(dāng) 時，層結(jié)不穩(wěn)定；n當(dāng) 時，層結(jié)中性m0iimTTz0TTz magzTmmm氣象學(xué)最后課件n綜上所述可以得出以下幾點結(jié)論： n 愈大，大氣愈不穩(wěn)定；愈大，大氣愈不穩(wěn)定； 愈小，大氣愈穩(wěn)定。愈小，大氣愈穩(wěn)定。如果如果 很小

36、，甚至等于很小，甚至等于0 0（等溫）或小于（等溫）或小于0 0（逆（逆溫），將會抑制對流發(fā)展。溫），將會抑制對流發(fā)展。n當(dāng)當(dāng) 時，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是時，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對穩(wěn)定絕對穩(wěn)定；當(dāng)；當(dāng) 時時則相反，因而稱為則相反，因而稱為絕對不穩(wěn)定。絕對不穩(wěn)定。n當(dāng)當(dāng) 時，對于作垂直運動的飽和空時，對于作垂直運動的飽和空氣來說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；而對于作垂氣來說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；而對于作垂直運動的未飽和的空氣來說，大氣是處于穩(wěn)定狀直運動的未飽和的空氣來說，大氣是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。這種情況稱為態(tài)的。這種情況稱為條件不穩(wěn)定狀態(tài)

37、條件不穩(wěn)定狀態(tài)。n如果知道了某地氣層的如果知道了某地氣層的 值，就可以利用上述值，就可以利用上述判據(jù)，分析當(dāng)時的大氣穩(wěn)定度。判據(jù)，分析當(dāng)時的大氣穩(wěn)定度。 mdmd氣象學(xué)最后課件 在鐵塔上觀測的氣溫資料如下表所示，試計算 大氣溫直減率，并判斷該層大氣穩(wěn)定度1.5-10高度Z/m1.510氣溫t/o2524.8氣象學(xué)最后課件第四節(jié) 大氣溫度隨時間變化n地表從太陽輻射得到大量熱量，同時又以長波輻射、顯熱和潛熱的形式將部分熱量傳輸給大氣，從而失去熱量。n從長時間平均來看，熱量得失相當(dāng)，所以地面平均溫度保持不變。但在某一段時間里，熱量收入可能比支出得多，地面因有熱量累積而升溫；而當(dāng)熱量支出大于收入時，地

38、面將出現(xiàn)降溫過程。n地面溫度的變化會通過非絕熱過程傳遞給大氣，大氣溫度也會相應(yīng)變化。n由于在熱量收支平衡中，太陽輻射處于主導(dǎo)地位，因此，隨著日夜、冬夏的交替，地面溫度、氣溫也會出現(xiàn)相應(yīng)的日變化和年變化，這是周期性變化。n氣溫還會因大氣的運動而有非周期變化。氣象學(xué)最后課件 1. 氣溫的周期性變化n1、氣溫的日變化n由于地球自轉(zhuǎn)，太陽輻射、輻射差額都有一個日變化的周期。這種周期性的變化又造成氣溫在一日中有升有降的循環(huán)n氣溫日較差：一天中氣溫的最高值與最低值之差，稱之氣溫日較差n近地層氣溫日變化的特征是： 1）在一日內(nèi)有一個最高值，一般出現(xiàn)在14時左右；一個最低值，一般出現(xiàn)在日出前后氣象學(xué)最后課件第

39、三節(jié)第三節(jié)大氣的大氣的 增溫和增溫和 冷卻冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異一、海陸的增溫和冷卻的差異二、空氣的增溫二、空氣的增溫和冷卻和冷卻非絕熱變化：非絕熱變化： 幾種基本形式幾種基本形式絕熱變化絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度三、大氣靜力穩(wěn)定度氣象學(xué)最后課件n2、干絕熱過程(Adiabatic process) n在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無熱量交換，即 時的狀態(tài)變化過程，叫做絕熱過程。n干絕熱過程：n將升、降的氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界交換熱量的過程，稱作干絕熱過程。n大氣的垂直運動過程可近似看作是絕熱的 0dQ氣溫的絕熱變化氣溫的絕熱變化氣象學(xué)最后課件n4、干絕熱直減率n氣塊

40、絕熱上升單位距離時的溫度降低值，稱絕熱垂直減溫率，簡稱絕熱直減率。n對于干空氣和未飽和的濕空氣來說，則稱干絕熱直減率，以 表示，即d()idddTdz )100/98. 0(100/98. 0mmKCgpd或?qū)嶋H工作中取 ,這就是說，在干絕熱過程中，氣塊每上升100m，溫度約下降1。如果氣塊的起始溫度為 ，干絕熱上升 高度后，其溫度 為：01/100dCm氣象學(xué)最后課件n 與與 比較比較n必須注意：必須注意： 與與 （氣溫直減率）的含義（氣溫直減率）的含義是完全不同的。是完全不同的。 n 是干空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的是干空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的降溫率，它近似于常數(shù)；降溫率，它近似于

41、常數(shù)；n而而 是表示周圍大氣的溫度隨高度的分布是表示周圍大氣的溫度隨高度的分布情況?？梢杂胁煌瑪?shù)值，即可以大于、小情況?？梢杂胁煌瑪?shù)值，即可以大于、小于或者等于于或者等于 。dddd氣象學(xué)最后課件n5、濕絕熱變化過程、濕絕熱直減率n飽和濕空氣的上升過程中，與外界沒有熱量交換，該過程稱為濕絕熱過程。 (Wet adiabatic process)。n飽和濕空氣絕熱上升的減溫率，稱為濕絕熱直減率，以 表示。當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升溫度受到兩方面的影響q氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升100m 溫度降低1 C。 q水汽既已是飽和的，它會因為上升冷卻而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)就要放熱，所以放出的熱量加

42、熱氣塊又使溫度有所回升。 q所以可以推論，因為有凝結(jié)放出熱量的補給，降溫要小于d。m氣象學(xué)最后課件n濕絕熱直減率n濕絕熱直減率的表達(dá)式可寫成n當(dāng)飽和濕空氣上升時， ，則 ；n下降時， ，則 n所以 總小于 。()ismmdpdTdqLdzCdz 0,0sdzdq0sdqdz0,0sdzdq0sdqdzmd氣象學(xué)最后課件n1、大氣穩(wěn)定度n是指氣塊受任意方向擾動后，返回或遠(yuǎn)是指氣塊受任意方向擾動后，返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢和程度。離原平衡位置的趨勢和程度。n若空氣受到對流沖擊力的作用，產(chǎn)生了若空氣受到對流沖擊力的作用，產(chǎn)生了向上或向下的運動，則有可能出現(xiàn)三種向上或向下的運動，則有可能出現(xiàn)三種情況

43、：情況：q如果空氣團(tuán)受力移動后，逐漸減速，并有返如果空氣團(tuán)受力移動后，逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢，這時的氣層，對于該空回原來高度的趨勢，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的( (stablestable) )q如空氣團(tuán)一離開原位就逐漸加速運動，并有如空氣團(tuán)一離開原位就逐漸加速運動，并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢，這時的氣層，對于該遠(yuǎn)離起始高度的趨勢，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的( (unstableunstable) ) q如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不減速，這時的氣層，對于該空氣團(tuán)而言是中減速，這時的氣

44、層，對于該空氣團(tuán)而言是中性氣層性氣層( (neutralneutral) ) 三、大氣穩(wěn)定度氣象學(xué)最后課件n3、判斷大氣穩(wěn)定度的基本方法 n大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的氣溫直大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的氣溫直減率（減率（ ）與上升空氣塊的干絕熱直減率）與上升空氣塊的干絕熱直減率（ ）或濕絕熱直減率（）或濕絕熱直減率（ ）的對比來判）的對比來判斷。斷。n考慮干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為考慮干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為 的的干空氣或未飽和的濕空氣塊上升高度干空氣或未飽和的濕空氣塊上升高度 時，時，n其溫度變?yōu)槠錅囟茸優(yōu)?, ,n而周圍的空氣溫度變?yōu)槎車目諝鉁囟茸優(yōu)?。n因為起始溫度相等因為起始

45、溫度相等, ,即即 。則得判斷。則得判斷穩(wěn)定度的公式穩(wěn)定度的公式dmz0iidTTz0TTz 00iTTdagzT氣象學(xué)最后課件 n（ ）的符號，決定了加速度a與擾動位移的方向是否一致，即決定了大氣是否穩(wěn)定。n當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；n當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；n當(dāng) ，若 ，層結(jié)是中性的。dd0z 0ad0z 0ad0adagzT氣象學(xué)最后課件n同理，飽和濕空氣作垂直運動時，溫度按濕絕熱直減率（ ）遞減，有 ；而周圍空氣的溫度為 。n得n結(jié)論：n當(dāng) 時，層結(jié)穩(wěn)定；n當(dāng) 時，層結(jié)不穩(wěn)定；n當(dāng) 時，層結(jié)中性m0iimTTz0TTz mag

46、zTmmm氣象學(xué)最后課件n綜上所述可以得出以下幾點結(jié)論： n 愈大，大氣愈不穩(wěn)定；愈大，大氣愈不穩(wěn)定； 愈小，大氣愈穩(wěn)定。愈小，大氣愈穩(wěn)定。如果如果 很小，甚至等于很小，甚至等于0 0（等溫）或小于（等溫）或小于0 0（逆（逆溫），將會抑制對流發(fā)展。溫），將會抑制對流發(fā)展。n當(dāng)當(dāng) 時，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是時，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對穩(wěn)定絕對穩(wěn)定；當(dāng)；當(dāng) 時時則相反，因而稱為則相反，因而稱為絕對不穩(wěn)定。絕對不穩(wěn)定。n當(dāng)當(dāng) 時，對于作垂直運動的飽和空時，對于作垂直運動的飽和空氣來說，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；而對于作垂氣來說，大氣是處于不穩(wěn)

47、定狀態(tài)的；而對于作垂直運動的未飽和的空氣來說，大氣是處于穩(wěn)定狀直運動的未飽和的空氣來說，大氣是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。這種情況稱為態(tài)的。這種情況稱為條件不穩(wěn)定狀態(tài)條件不穩(wěn)定狀態(tài)。n如果知道了某地氣層的如果知道了某地氣層的 值，就可以利用上述值，就可以利用上述判據(jù)，分析當(dāng)時的大氣穩(wěn)定度。判據(jù)，分析當(dāng)時的大氣穩(wěn)定度。 mdmd氣象學(xué)最后課件 在鐵塔上觀測的氣溫資料如下表所示，試計算 大氣溫直減率，并判斷該層大氣穩(wěn)定度1.5-10高度Z/m1.510氣溫t/o2524.8氣象學(xué)最后課件第四節(jié) 大氣溫度隨時間變化n地表從太陽輻射得到大量熱量，同時又以長波輻射、顯熱和潛熱的形式將部分熱量傳輸給大氣，從而失去熱量

48、。n從長時間平均來看，熱量得失相當(dāng)，所以地面平均溫度保持不變。但在某一段時間里，熱量收入可能比支出得多，地面因有熱量累積而升溫；而當(dāng)熱量支出大于收入時，地面將出現(xiàn)降溫過程。n地面溫度的變化會通過非絕熱過程傳遞給大氣，大氣溫度也會相應(yīng)變化。n由于在熱量收支平衡中，太陽輻射處于主導(dǎo)地位，因此，隨著日夜、冬夏的交替，地面溫度、氣溫也會出現(xiàn)相應(yīng)的日變化和年變化，這是周期性變化。n氣溫還會因大氣的運動而有非周期變化。氣象學(xué)最后課件 1. 氣溫的周期性變化n1、氣溫的日變化n由于地球自轉(zhuǎn)，太陽輻射、輻射差額都有一個日變化的周期。這種周期性的變化又造成氣溫在一日中有升有降的循環(huán)n氣溫日較差：一天中氣溫的最高

49、值與最低值之差，稱之氣溫日較差n近地層氣溫日變化的特征是： 1）在一日內(nèi)有一個最高值，一般出現(xiàn)在14時左右；一個最低值，一般出現(xiàn)在日出前后氣象學(xué)最后課件第第三三章章 大大氣氣中中的的水水分分第一節(jié)第一節(jié) 蒸發(fā)和凝結(jié)蒸發(fā)和凝結(jié)一、水相變化一、水相變化 二、飽和水汽二、飽和水汽三、影響蒸發(fā)的因素三、影響蒸發(fā)的因素四、濕度的時間變化和分布四、濕度的時間變化和分布五、大氣中水汽凝結(jié)的條件五、大氣中水汽凝結(jié)的條件一、地面的水汽凝結(jié)物一、地面的水汽凝結(jié)物 二、近地面層空氣中的凝結(jié)二、近地面層空氣中的凝結(jié) 三、云三、云一、降水的種類一、降水的種類二、降水的形成二、降水的形成三、降水的分布三、降水的分布第三節(jié)

50、第三節(jié) 降水降水第二節(jié)第二節(jié) 地表面和大氣中地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象的凝結(jié)現(xiàn)象氣象學(xué)最后課件2 2、水相變化的物理過程、水相變化的物理過程 從分子運動論看：水相變化是水的各相之從分子運動論看：水相變化是水的各相之間分子交換的過程間分子交換的過程水汽濃度不大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分子比落回水中水汽濃度不大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分子比落回水中的水汽分子多，系統(tǒng)中的水就有一部分變成了水汽，這就的水汽分子多，系統(tǒng)中的水就有一部分變成了水汽，這就是是蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程，反之，如果單位時間內(nèi)落回水中的水汽分子比跑出水面的反之，如果單位時間內(nèi)落回水中的水汽分子比跑出水面的水分子多，系統(tǒng)中的水汽有一部分變成

51、了水，就稱為水分子多，系統(tǒng)中的水汽有一部分變成了水，就稱為凝結(jié)凝結(jié)過程過程。與此相似，可定義凍結(jié)過程與融解過程，凝華過程。與此相似，可定義凍結(jié)過程與融解過程，凝華過程與升華過程。與升華過程。氣象學(xué)最后課件 在同一時間內(nèi)，跑出水面的水分子與落回水中的水汽在同一時間內(nèi)，跑出水面的水分子與落回水中的水汽分子恰好相等，系統(tǒng)內(nèi)的水量和水汽分子含量都不再改變，分子恰好相等，系統(tǒng)內(nèi)的水量和水汽分子含量都不再改變，即水和水汽之間達(dá)到了兩相平衡，這種平衡即水和水汽之間達(dá)到了兩相平衡，這種平衡叫做動態(tài)平衡叫做動態(tài)平衡 動態(tài)平衡時的水汽稱為動態(tài)平衡時的水汽稱為飽和水汽飽和水汽，當(dāng)時的水汽壓稱，當(dāng)時的水汽壓稱為為飽和

52、水汽壓飽和水汽壓。氣象學(xué)最后課件3 3、水相變化的判據(jù)、水相變化的判據(jù) 假設(shè)假設(shè)N N 為單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)，為單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)，n n 為為單位時間內(nèi)落回水中的水汽分子數(shù)，則得到水和單位時間內(nèi)落回水中的水汽分子數(shù)，則得到水和水汽兩相變化和平衡的分子物理學(xué)判據(jù)，即：水汽兩相變化和平衡的分子物理學(xué)判據(jù)，即：N Nn n 蒸發(fā)（未飽和）蒸發(fā)（未飽和）N=n N=n 動態(tài)平衡（飽和）動態(tài)平衡（飽和）N Nn n 凝結(jié)（過飽和）凝結(jié)（過飽和）E Ee e 蒸發(fā)蒸發(fā)E=e E=e 動態(tài)平衡動態(tài)平衡E Ee e 凝結(jié)凝結(jié)氣象學(xué)最后課件n根據(jù)大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)根據(jù)大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)繪制繪制n水的三

53、種狀態(tài)分別水的三種狀態(tài)分別存在于不同的溫度存在于不同的溫度和壓強(qiáng)下和壓強(qiáng)下n水只存在于水只存在于0以上的以上的區(qū)域，冰只存在于區(qū)域，冰只存在于0以下的區(qū)域，水汽雖然以下的區(qū)域，水汽雖然可存在可存在0以上及以下以上及以下的區(qū)域，但其壓強(qiáng)卻被的區(qū)域，但其壓強(qiáng)卻被限制在一定值域內(nèi)限制在一定值域內(nèi)n三個區(qū)域三個區(qū)域水汽、水汽、水、冰水、冰三相共存點三相共存點（A）純水（平水面）的位相平衡圖純水（平水面）的位相平衡圖氣象學(xué)最后課件 表示表示水與水汽水與水汽處于動態(tài)平衡時水處于動態(tài)平衡時水面飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。面飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。 蒸發(fā)線（蒸發(fā)線（OA）線上線上K 點所對應(yīng)的溫度和水汽壓點所對應(yīng)

54、的溫度和水汽壓是水汽是水汽臨界溫度臨界溫度和和臨界壓力，臨界壓力，高高于臨界溫度時就只能有氣態(tài)存在于臨界溫度時就只能有氣態(tài)存在了，因此蒸發(fā)線在了，因此蒸發(fā)線在K 點中斷。點中斷。 氣象學(xué)最后課件表示表示冰與水汽冰與水汽平衡時冰面上平衡時冰面上飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。升華線（升華線（OB）氣象學(xué)最后課件二、飽和水汽壓二、飽和水汽壓2 2、飽和水汽與蒸發(fā)面性質(zhì)的關(guān)系、飽和水汽與蒸發(fā)面性質(zhì)的關(guān)系1 1）冰面和過冷卻水面的飽和水汽壓）冰面和過冷卻水面的飽和水汽壓過冷卻水：過冷卻水： 通常，水溫在通常，水溫在0時開始結(jié)冰，但是試驗和對云霧的直接觀測發(fā)現(xiàn)，時開始結(jié)冰，但是試驗和對云

55、霧的直接觀測發(fā)現(xiàn)，有時水在有時水在0以下，甚至在以下，甚至在-20-30以下仍不結(jié)冰，處于這種狀以下仍不結(jié)冰，處于這種狀態(tài)的水稱態(tài)的水稱過冷卻水過冷卻水。過冷卻水與同溫度下的冰面比較，飽和水汽壓。過冷卻水與同溫度下的冰面比較，飽和水汽壓并不一樣。并不一樣。n冰面和過冷水面的飽和水汽壓仍與溫度成指數(shù)關(guān)系冰面和過冷水面的飽和水汽壓仍與溫度成指數(shù)關(guān)系(OB(OB、OB)OB)n冰面表面的飽和水汽壓小于同溫度下的過冷水面的飽和水汽壓冰面表面的飽和水汽壓小于同溫度下的過冷水面的飽和水汽壓二者在不同溫度下的差值（表）二者在不同溫度下的差值（表）氣象學(xué)最后課件 在云中，在云中，冰晶和過冷卻水共存冰晶和過冷卻

56、水共存的情況是很普遍的，如果當(dāng)?shù)那闆r是很普遍的，如果當(dāng)時的實際水汽壓介于兩者飽和水汽壓之間，就會產(chǎn)生冰水時的實際水汽壓介于兩者飽和水汽壓之間，就會產(chǎn)生冰水之間的水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。水滴會因不斷蒸發(fā)而縮小，冰晶會之間的水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。水滴會因不斷蒸發(fā)而縮小，冰晶會因不斷凝華而增大。這就是因不斷凝華而增大。這就是“冰晶效應(yīng)冰晶效應(yīng)”，該效應(yīng)對降水，該效應(yīng)對降水的形成具有重要意義。的形成具有重要意義。冰晶效應(yīng)冰晶效應(yīng)氣象學(xué)最后課件 五、水汽凝結(jié)的條件五、水汽凝結(jié)的條件 大氣中水汽凝結(jié)或凝華的一般條件是：大氣中水汽凝結(jié)或凝華的一般條件是：一是有凝結(jié)核或凝華核的存在。一是有凝結(jié)核或凝華核的存在。二是大氣中水汽要

57、達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)。二是大氣中水汽要達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)。氣象學(xué)最后課件 第二節(jié)第二節(jié) 地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象一、地面的主要凝結(jié)現(xiàn)象一、地面的主要凝結(jié)現(xiàn)象露、霜、霧凇、雨凇露、霜、霧凇、雨凇 1、露、露(dew)和霜和霜(frost) 輻射冷卻輻射冷卻0TTd傍晚傍晚/夜間夜間水汽水汽小水滴小水滴( (露露) )氣象學(xué)最后課件 霧是懸浮于近地面空氣中的大量霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于水滴或冰晶，使水平能見度小于1km的物理現(xiàn)象。如果能見度在的物理現(xiàn)象。如果能見度在110km范圍內(nèi)，則稱為輕霧。范圍內(nèi)，則稱為輕霧。 二、近地面層空氣中的凝結(jié)

58、二、近地面層空氣中的凝結(jié)霧霧 氣象學(xué)最后課件 近地面空氣中水汽充沛；近地面空氣中水汽充沛；有使水汽發(fā)生凝結(jié)的冷卻過程；有使水汽發(fā)生凝結(jié)的冷卻過程；凝結(jié)核的存在。凝結(jié)核的存在。1、形成霧的基本條件、形成霧的基本條件氣象學(xué)最后課件 根據(jù)霧形成的天氣條件，可分為根據(jù)霧形成的天氣條件，可分為氣團(tuán)霧氣團(tuán)霧及及鋒面霧鋒面霧兩類。兩類。氣團(tuán)霧氣團(tuán)霧在氣團(tuán)內(nèi)形成，在氣團(tuán)內(nèi)形成，鋒面霧鋒面霧是鋒面活動的產(chǎn)物。是鋒面活動的產(chǎn)物。根據(jù)根據(jù)氣團(tuán)霧氣團(tuán)霧的形成條件，又可分為的形成條件，又可分為冷卻霧、蒸發(fā)霧及混合冷卻霧、蒸發(fā)霧及混合霧三種。霧三種。根據(jù)冷卻過程的不同，根據(jù)冷卻過程的不同，冷卻霧冷卻霧又分為又分為輻射霧、

59、平流霧及上輻射霧、平流霧及上坡霧等坡霧等。其中又以輻射霧和平流霧最常見。其中又以輻射霧和平流霧最常見。 2、 霧的種類霧的種類氣象學(xué)最后課件 輻射霧是由地面輻射冷卻使貼輻射霧是由地面輻射冷卻使貼地氣層變冷而形成的。有利于地氣層變冷而形成的。有利于形成輻射霧的條件是：形成輻射霧的條件是：（1 1）輻射霧輻射霧空氣中有充足的水汽；空氣中有充足的水汽；天氣晴朗少云；天氣晴朗少云；風(fēng)力微弱（風(fēng)力微弱（13m/s）；）；大氣層結(jié)穩(wěn)定。大氣層結(jié)穩(wěn)定。 “早晨地罩霧，盡管曬稻谷早晨地罩霧，盡管曬稻谷”、“十霧九晴十霧九晴”說的就是輻射霧說的就是輻射霧氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件氣象學(xué)最后課件一、氣壓及其單位

60、一、氣壓及其單位第一節(jié) 氣壓隨高度和時間的變化氣壓指大氣的壓強(qiáng)氣壓指大氣的壓強(qiáng)即靜止大氣中任意高度上的氣即靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所承受壓值等于其單位面積上所承受的大氣柱的重量的大氣柱的重量第三章大氣的運動氣象學(xué)最后課件現(xiàn)行氣壓單位現(xiàn)行氣壓單位: 百帕，百帕，HPa1Pa =1N/m 曾用氣壓單位曾用氣壓單位: 毫巴（毫巴（mba）；汞高（）；汞高（mmHg）1mb =1HPa 1mmHg =1.333HPa 氣象學(xué)最后課件當(dāng)選定溫度為當(dāng)選定溫度為0，緯度為，緯度為45的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)時，海平的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)時，海平面氣壓為面氣壓為1013.25hPa，相當(dāng)于，相當(dāng)于760