第4章-大氣中的水分課件

1、1. 蒸發(fā)與蒸騰蒸發(fā)與蒸騰2. 水汽的凝結(jié)水汽的凝結(jié)3. 大氣降水大氣降水第四章 大氣中的水汽1. 蒸發(fā)與蒸騰蒸發(fā)與蒸騰水面蒸發(fā)土壤蒸發(fā)植物蒸騰農(nóng)田水分蒸散水面蒸發(fā)影響水面蒸發(fā)的因素：1.水面的飽和水汽壓與空氣中水汽壓之差；2.水面上風(fēng)速；3.溶液濃度；4.水面上大氣壓。下墊面中，水面的蒸發(fā)速度幾乎是最快的，它的蒸發(fā)主要取決于水面上空氣象條件，一般以它的蒸發(fā)量作為一個(gè)地方水分需求的參考。土壤蒸發(fā)重力水階段：（穩(wěn)高階段） 土壤在充分灌溉或較長時(shí)間降水后，其水分含量超過本身能夠容納最大持水量，多余的水分在重力作用下向下滲漏，稱重力水。此階段水分的蒸發(fā)類同于水面蒸發(fā)，蒸發(fā)速度取決于表面氣象條件，甚至

2、比水面蒸發(fā)速度更大。毛管水階段：（速降階段） 土壤通過其顆粒間的空隙儲(chǔ)存的水分。此階段的土壤蒸發(fā)取決于兩方面：氣象條件以及土壤性質(zhì)。生產(chǎn)上應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档驮撾A段的土壤蒸發(fā)，如覆蓋、中耕等。束縛水階段：（穩(wěn)低階段） 當(dāng)土壤水分持續(xù)降低，表層土壤中毛管斷裂，形成干土層，此時(shí)，土壤顆粒周圍也存在部分水分，但緊緊被其吸附不能為作物所吸收，此時(shí)，土壤水分蒸發(fā)基本停滯，只是經(jīng)土壤孔隙，下層土壤水分通過分子擴(kuò)散的形式向表層輸送。植物蒸騰植物的蒸騰既是物理過程，也是其生理過程，是作物根系吸植物的蒸騰既是物理過程，也是其生理過程，是作物根系吸收水分和礦物質(zhì)等的動(dòng)力來源。其蒸騰量（速度）取決于葉收水分和礦物質(zhì)

3、等的動(dòng)力來源。其蒸騰量（速度）取決于葉片溫度和空氣中水汽壓以及葉片表面湍流。片溫度和空氣中水汽壓以及葉片表面湍流。植物整個(gè)生長期吸收的大量水分主要用于蒸騰，我們把農(nóng)作物生長期內(nèi)總的蒸騰耗水量與作物收獲的干物質(zhì)量的比值稱為作物的蒸騰系數(shù)農(nóng)田水分蒸散農(nóng)作物生長過程中，土壤蒸發(fā)與植物蒸騰同時(shí)存在，其共同消耗的水分稱為農(nóng)田水分蒸散，簡稱蒸散。農(nóng)作物不同生長時(shí)期，水分消耗的方式有所差別：苗期主要是土壤蒸發(fā)，當(dāng)作物封行后，蒸騰就是其主要方式了。農(nóng)田水分蒸散的計(jì)算、估測是精確農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要方面，歷來是研究農(nóng)田水分需求的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，也有諸多的估算公式，但受到不同農(nóng)作物、不同氣象條件和土壤條件的影響，其實(shí)際蒸散

4、差異較大。常用的農(nóng)田水分蒸散的估算辦法主要有：水分平衡法、桑斯威特法、彭曼法、鮑恩比法等。任一種農(nóng)田水分蒸散模型計(jì)算結(jié)果都小于自由水面水分蒸發(fā)速度。2. 水汽的凝結(jié)水汽凝結(jié)的條件水汽的凝結(jié)物F地面水汽凝結(jié)物F近地面空氣中水汽凝結(jié)物F自由大氣中水汽凝結(jié)物水汽凝結(jié)的條件水汽凝結(jié)的條件l空氣中水汽達(dá)到飽和或過飽和空氣中水汽達(dá)到飽和或過飽和n增加空氣中水汽含量增加空氣中水汽含量n降低空氣的飽和水汽壓降低空氣的飽和水汽壓通過降低空氣溫度的方式來降低空氣中的飽和水汽通過降低空氣溫度的方式來降低空氣中的飽和水汽壓，空氣的降溫方式主要有：壓，空氣的降溫方式主要有：輻射降溫輻射降溫、平流降溫平流降溫、絕熱降溫絕

5、熱降溫和混合降溫混合降溫。l充足的凝結(jié)核清潔的空氣中水汽很難凝結(jié)（凝華），凝結(jié)核的作用為降低空氣的飽和水汽壓（減小其曲率、增加與水分子的吸引力等）。輻射降溫：夜間，地表通過地面有效輻射大量散失熱量，溫度下降，而接近于地表的空氣溫度隨之而下降，此稱之為輻射降溫。平流降溫：暖空氣流入到冷的下墊面，下層空氣由于和地表的熱量交換而降低溫度，這種方式稱為平流降溫。絕熱降溫：當(dāng)空氣團(tuán)與外界熱量交換達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，稱為絕熱。絕熱的空氣團(tuán)作上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于大氣壓減小，空氣膨脹而作功，內(nèi)能降低，溫度下降，稱為絕熱降溫。分干絕熱和濕絕熱兩種形式，區(qū)別在于有無水汽凝結(jié)，其降溫速率分別為每上升1hm，溫度下降1和約0.

6、5?；旌辖禍兀簝蓤F(tuán)溫度不同的未飽和空氣相混合后，溫度發(fā)生變化，稱為混合降溫，它有可能使得空氣達(dá)到飽和狀態(tài)。水汽的凝結(jié)物n地表的水汽凝結(jié)物露、霜地表凝結(jié)面溫度大于地表凝結(jié)面溫度大于00凝結(jié)為露，反之為霜，其它還有霧淞、雨淞等；凝結(jié)為露，反之為霜，其它還有霧淞、雨淞等；露和霜形成的降溫方式：輻射冷卻。露和霜形成的降溫方式：輻射冷卻。形成露和霜的有利天氣條件：夜晚晴朗微風(fēng)的天氣。形成露和霜的有利天氣條件：夜晚晴朗微風(fēng)的天氣。霧淞形成原因：蒸發(fā)霧遇到冷的物體（樹枝等）在其表面凝結(jié)而形成。霧淞形成原因：蒸發(fā)霧遇到冷的物體（樹枝等）在其表面凝結(jié)而形成。雨淞形成原因：雨水在冷的凝結(jié)面上凍結(jié)而成。雨淞形成原因

7、：雨水在冷的凝結(jié)面上凍結(jié)而成。露水可以補(bǔ)充作物（土壤）由于蒸發(fā)、蒸騰等消耗的水分，有效性強(qiáng)，重露露水可以補(bǔ)充作物（土壤）由于蒸發(fā)、蒸騰等消耗的水分，有效性強(qiáng)，重露其降水量可接近其降水量可接近0.3mm0.3mm。植物葉片上凝露對(duì)微生物的繁殖非常有利，是誘發(fā)作物病害的一個(gè)重要條件；植物葉片上凝露對(duì)微生物的繁殖非常有利，是誘發(fā)作物病害的一個(gè)重要條件；露水對(duì)牛、羊等食草動(dòng)物采食有不利的影響。露水對(duì)牛、羊等食草動(dòng)物采食有不利的影響。霜與霜凍是不同的概念，霜凍是指初冬，植物表面的溫度下降到冰點(diǎn)以下的霜與霜凍是不同的概念，霜凍是指初冬，植物表面的溫度下降到冰點(diǎn)以下的低溫而使其體內(nèi)組織凍結(jié)產(chǎn)生的短時(shí)間低溫危

8、害。低溫而使其體內(nèi)組織凍結(jié)產(chǎn)生的短時(shí)間低溫危害。北京西山紅葉（表面凝霜）霜打油菜（柳州）茶園霜凍（福建安溪）霧淞（吉林）霧淞（南京）雨淞水汽的凝結(jié)物n近地氣層的水汽凝結(jié)物霧 按照形成的原因的不同，霧可以分成： （1 1）輻射霧）輻射霧 （2 2）平流霧）平流霧 （3 3）地形霧）地形霧 （4 4）蒸發(fā)霧）蒸發(fā)霧 （5 5）鋒面霧）鋒面霧輻射霧：由于地面和近地層空氣輻射冷卻，使空輻射霧：由于地面和近地層空氣輻射冷卻，使空氣達(dá)到過飽和而凝結(jié)形成。氣達(dá)到過飽和而凝結(jié)形成。形成的有利天氣條件：晴朗微風(fēng)潮濕的天氣。形成的有利天氣條件：晴朗微風(fēng)潮濕的天氣。平流霧：暖空氣流經(jīng)冷的下墊面，其下部與冷的平流霧：

9、暖空氣流經(jīng)冷的下墊面，其下部與冷的下墊面接觸，逐漸降溫而形成。下墊面接觸，逐漸降溫而形成。地形霧：由于地形因素而形成的霧。主要為夜間地形霧：由于地形因素而形成的霧。主要為夜間山上冷空氣下沉，山谷中暖濕空氣被抬升降溫而山上冷空氣下沉，山谷中暖濕空氣被抬升降溫而形成。形成。蒸發(fā)霧：初冬季節(jié)，水面溫度較高，蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸蒸發(fā)霧：初冬季節(jié)，水面溫度較高，蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸發(fā)的水汽輸送到空氣中，空氣溫度較低，飽和水汽發(fā)的水汽輸送到空氣中，空氣溫度較低，飽和水汽壓較小，水汽達(dá)到過飽和而形成的水汽凝結(jié)物。壓較小，水汽達(dá)到過飽和而形成的水汽凝結(jié)物。鋒面霧：地面鋒線附近，暖空氣被抬升而形成。鋒面霧：地面鋒線附近，暖空氣

10、被抬升而形成。水汽的凝結(jié)物n自由大氣中水汽凝結(jié)物自由大氣中水汽凝結(jié)物云云云形成的降溫方式：云形成的降溫方式：絕熱降溫絕熱降溫。形成與維持云存在的必要條件：形成與維持云存在的必要條件：空氣的上升運(yùn)動(dòng)空氣的上升運(yùn)動(dòng)。按照按照云底高度云底高度、云狀云狀的不同，將天空中的云分成的不同，將天空中的云分成三三族族十一十一屬屬二十九類二十九類。云底高度云底高度：凝結(jié)高度，數(shù)值上等于（：凝結(jié)高度，數(shù)值上等于（t-td）hm。如果地面溫。如果地面溫度、水汽壓差異不大，云底高度也就基本相同，所以云底一度、水汽壓差異不大，云底高度也就基本相同，所以云底一般都是平的。般都是平的。云圖欣賞3. 大氣降水n降水的成因n降

11、水的類型n降水的表示方法n降水量n降水強(qiáng)度n降水變率降水成因降水成因n問題：問題：地球上物體在重力作用下都要向下運(yùn)動(dòng)，為什么云滴難以降落地面而形成降水？夏季降水要比冬季的雨滴大？n降水的形成過程就是云滴增大的過程。n云滴增大的途徑：云滴增大的途徑：n凝結(jié)增大凝結(jié)增大 云開始形成時(shí)云滴增大的主要途徑，在空氣不斷上升時(shí),不停地有水汽凝結(jié)。n沖并增大沖并增大 當(dāng)云滴在不穩(wěn)定的上升氣流帶動(dòng)下做各向運(yùn)動(dòng)，大小不同的云滴其運(yùn)動(dòng)速度的差異，造成相互碰撞而合并，是云滴增大形成降水的主要途徑。降水的類型降水的類型n按形成原因分：熱對(duì)流降水、地形降水、氣旋降水、鋒面降水、臺(tái)風(fēng)降水n按形態(tài)分：雨、雪、霰、冰雹降水的表示方法降水的表示方法降水量：降水量：從云中降落到地面的水汽凝結(jié)物，未經(jīng)蒸發(fā)、滲漏和流失，在水平面上所積聚的水層深度稱降水量，單位: mm。降水強(qiáng)度：降水強(qiáng)度：單位時(shí)間的降水量，一般以小時(shí)、日為單位，按不同降水強(qiáng)度可將降水分為小雨、中雨、大大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨等級(jí)別。降水變率：降水變率：表示降水量年際間變動(dòng)程度的統(tǒng)計(jì)量。降水變率n絕對(duì)變率： 平均絕對(duì)變率： n相對(duì)變率： 平均相對(duì)變率：xxdiiniidnd11xdDii%10011xdDnDnii頻率及保證率n頻率是指要素值在