第二章氣溫和濕度

CH2氣溫和濕度

輻射2.1

氣溫

2.2

濕度

1概念：氣象要素――表征大氣狀態(tài)的物理量或物理現(xiàn)象。如氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)、云、能見度、

龍卷、霧、雷暴、雨、雪、冰雹等。

天氣(Weather)：指一定區(qū)域在較短時(shí)間內(nèi)各種氣象要素的綜合表現(xiàn)。天氣表示大氣運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)狀態(tài)。2§2氣溫和濕度2.1氣溫

一、氣溫的定義和單位1、氣溫（AirTemperature）：－－表示空氣冷熱程度的物理量。氣溫是大氣的重要狀態(tài)參數(shù)之一，是天氣預(yù)報(bào)的直接對(duì)象。氣溫的分布和變化與氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、大氣穩(wěn)定度以及云、霧、降水等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。2、三種常用溫標(biāo)之間的換算關(guān)系：1)三種溫標(biāo)對(duì)純水冰點(diǎn)和沸點(diǎn)的定義：冰點(diǎn)沸點(diǎn)等分?jǐn)z氏溫標(biāo)（℃）0100100華氏溫標(biāo)（℉）32212180絕對(duì)溫標(biāo)（K）2733731003§2.1氣溫2）三種溫標(biāo)的換算關(guān)系已知X℃，則對(duì)應(yīng)的華氏溫標(biāo)Y（℉）＝9?X/5＋32

絕對(duì)溫標(biāo)Z（K）＝273＋X

若已知Y℉，則對(duì)應(yīng)的攝氏溫標(biāo)X（℃）＝5×（Y－32）/9

絕對(duì)溫標(biāo)Z（K）＝273＋5×（Y－32）/9

例1：

5°F，5℃分別為：

A.-15℃，41°FB.15℃，41°FC.-15℃，-41°FD.15℃，-41°F答案：A例2：

223K相當(dāng)于：

A.58°FB.-58°FC.85°FD.-85°F

答案：B4§2.1氣溫二、太陽、地面、大氣輻射太陽輻射：一種短波輻射。地面輻射：一種長(zhǎng)波輻射。大氣輻射：波長(zhǎng)與地面輻射波長(zhǎng)幾乎相等的長(zhǎng)波輻射。大氣逆輻射：大氣輻射是向各個(gè)方向的，其中向地面的那一部分，因剛好與地面輻射方向相反，故稱之～。結(jié)論：太陽輻射是地球表面和大氣唯一的能量來源，但大氣受熱的主要直接熱源是地球表面的長(zhǎng)波輻射。5§2.1氣溫三、空氣的增熱和冷卻1、非絕熱過程－－熱傳遞（空氣與外界有熱量交換）

1）輻射：

長(zhǎng)波輻射是地面和大氣之間交換熱量的主要方式。

2）對(duì)流與平流：

對(duì)流（Convection）——空氣在垂直方向上有規(guī)則的升降運(yùn)動(dòng)，是上、下層空氣熱量傳遞的方式之一。平流（Advection）——大范圍空氣的水平運(yùn)動(dòng)（風(fēng)），同時(shí)伴有某種物理量的輸送，是不同地區(qū)空氣交換熱量的主要方式。

3）水相變化：蒸發(fā)和凝結(jié)也可實(shí)現(xiàn)地面與大氣、空氣塊與空氣塊之間交換熱量。

4）亂流：又叫湍流（Turbulence），指空氣微團(tuán)的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。亂流使熱量、水分和微塵在各個(gè)方向上分布趨于均勻。

5)

熱傳導(dǎo)（Conduction）：空氣與下墊面之間，通過分子熱傳導(dǎo)過程交換熱量，又稱感熱。空氣是熱的不良導(dǎo)體。僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)明顯，故通常不予考慮。

6§2.1氣溫輻射對(duì)流水相變化7§2.1氣溫2、絕熱過程－－空氣與外界沒有熱量交換，純粹由于外界壓力的改變使空氣壓縮或膨脹引起溫度變化（即做功改變溫度）。1）干絕熱變化a.定義：干空氣塊或未飽和濕空氣塊在絕熱上升或絕熱下降過程中溫度的變化。（因沒有水汽的增加或減少，故沒有凝結(jié)潛熱的釋放或吸收）。空氣塊絕熱上升，體積膨脹，對(duì)外作功，消耗自身內(nèi)能，氣溫下降；空氣塊絕熱下降，外界壓縮氣塊，對(duì)氣塊作功，氣塊內(nèi)能增加，氣溫升高。8§2.1氣溫下沉，外界對(duì)氣球做功，體積收縮，球內(nèi)氣溫上升上升，氣球膨脹對(duì)外做功，球內(nèi)氣溫下降9§2.1氣溫b.干絕熱直減率：以Υd表示，指在干絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。Υd＝0.98K/100m≈1℃/100m表明，干空氣塊或未飽和濕空氣塊每絕熱上升100米，氣溫下降1℃，每絕熱下降100米，氣溫上升1℃。c.

干絕熱線（Υd線）：因Υd是常數(shù)，故Υd線是斜率不變的直線。干絕熱線濕絕熱線Υm<Υd狀態(tài)曲線10§2.1氣溫2）濕絕熱變化

a.定義：飽和濕空氣塊在絕熱上升或絕熱下降過程中溫度的變化?？諝鈮K絕熱上升，體積膨脹，氣溫下降，便有水汽凝結(jié)釋放潛熱，潛熱對(duì)氣塊的加熱使上升冷卻變緩慢；空氣塊絕熱下降，外界壓縮氣塊，氣溫升高，有水滴蒸發(fā)吸收潛熱，使氣塊的下降增溫作用減弱。因此，在濕絕熱過程中，上升時(shí)水汽減少，有潛熱釋放補(bǔ)充內(nèi)能；下降中水汽增加，吸收潛熱消耗內(nèi)能，使氣塊始終處于飽和。

11§2.1氣溫b.

濕絕熱直減率：以Υm表示，指在濕絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。

Υm<Υd，即Υm<1℃/100m

表明，飽和濕空氣塊每絕熱上升100米，氣溫下降不足1℃；每絕熱下降100米，氣溫上升不足

1℃；Υm是變量，通常取0.5或0.6℃/100m。c.

濕絕熱線（Υm線）：Υm是變量，故Υm線是曲線，在溫度高度圖上，偏于Υd線的右方(見前圖)。

12§2.1氣溫0m1000m3000md.焚風(fēng)：是一種干熱風(fēng)，是干濕絕熱過程中，在迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡作用的結(jié)果。13四、氣溫的日、年變化

1、日變化

1)日變化特點(diǎn)：一天中最高氣溫（Tmax）：陸地上在13～14時(shí)，海洋上在12時(shí)30分。最低氣溫（Tmin）：近日出前。

2）氣溫日較差：Tmax－Tmin

3）影響日較差的因素：下墊面性質(zhì)：陸地日較差>海洋，沙漠最大；緯度：低緯日較差>高緯；季節(jié)：夏季日較差>冬季；天空狀況：晴天日較差>陰天；海拔高度：低處日較差>高處。14§2.1氣溫2、年變化1）年變化特點(diǎn)：一年中月平均最高氣溫（Tmax）：北半球，陸地在7月，海洋在8月；南半球，陸地在1月，海洋在2月。最低氣溫（Tmin）：北半球，陸地在1月，海洋在2月；南半球，陸地在7月，海洋在8月。2）氣溫年較差：月平均Tmax－月平均Tmin3）影響年較差的因素：下墊面性質(zhì)：陸地年較差>海洋，沙漠最大緯度：高緯年較差>低緯，赤道最小但赤道上氣溫有兩高，在春分、秋分；有兩低，在冬至、夏至。海拔高度：低處年較差>高處

15§2.1氣溫五、海平面平均氣溫的分布特點(diǎn)1、赤道附近氣溫最高，向兩極逐漸降低，地表的最高氣溫帶在10°N附近。2、等溫線大致與緯圈平行，南半球表現(xiàn)明顯，北半球差異較大：冬季，大陸等溫線凹向赤道，海洋凸向極地；夏季相反。墨西哥灣流對(duì)氣溫分布的影響：60°N以北的挪威、瑞典1月氣溫比同緯度的亞洲及北美東岸高

10℃～15℃。對(duì)氣溫分布有影響的高大地形：青藏高原、洛磯山、阿爾卑斯山等。

3、地球上的冷極：北半球，冬季兩個(gè)——西伯利亞、格陵蘭；夏季——北極附近。南半球，南極附近，是全球氣溫最低的地方。

16§2.1氣溫17§2.1氣溫2.2濕度

一、濕度(Humidity)的表示方法1、水汽壓（e）－－表示水汽絕對(duì)含量的量。

大氣中所含水汽引起的分壓強(qiáng)，單位:百帕(hPa)或毫米水銀柱高(mmHg)。實(shí)際水汽含量越多，e值越大；實(shí)際水汽含量越少，e值越小。

因此，水汽壓的大小直接表示了空氣中水汽含量的多少。18§2.2濕度飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓(E)，E是溫度的函數(shù)，隨溫度的升高而增大。當(dāng)e<E時(shí)，空氣未飽和；當(dāng)e=E時(shí)，空氣正好達(dá)到飽和；當(dāng)e>E時(shí)，空氣過飽和。

Ee未飽和Ee飽和Ee過飽和19§2.2濕度2、相對(duì)濕度(RelativeHumidity)－－表示空氣距離飽和的程度用f表示，f=e×100%/E

氣溫一定時(shí)，

若e<E，即f<100%，空氣未飽和，

f值越小，空氣距離飽和程度越遠(yuǎn)；若e=E，即f=100%，空氣飽和；若e>E，即f>100%，空氣過飽和。

3、露點(diǎn)(td)

－－空氣中的水汽含量不變且氣壓一定時(shí)，降低氣溫，使未飽和空氣剛好達(dá)到飽和時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度

(Dew-pointTemperature)，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。單位同氣溫。20§2.2濕度水汽含量多，對(duì)應(yīng)的td就高；水汽含量少，對(duì)應(yīng)的td就低。氣溫與露點(diǎn)之差⊿t=t-td的大小可表示空氣距離飽和的程度：

若⊿t>O，空氣未飽和，⊿t越大，距離飽和越遠(yuǎn)；若⊿t=O，即氣溫與露點(diǎn)相等，空氣飽和；若⊿t<O，空氣過飽和，自然界中不常見。4、絕對(duì)濕度(a)――單位容積空氣中包含的水汽質(zhì)量，反映空氣中水汽的絕對(duì)含量。單位g?cm-3或g·m-3?？諝庵械乃吭蕉?，絕對(duì)濕度越大。絕對(duì)濕度與水汽壓成正比，兩者間的關(guān)系為：a=289e/T當(dāng)氣溫t=16℃(289K，68F)時(shí)，a=e，

a的單位g·m-3，e的單位mmHg

。21§2.2濕度表示空氣是否達(dá)到飽和的量：

未飽和飽和過飽和f=e×100%/E<100%＝100％>100%⊿e=E-e>0＝0<0⊿t=t-td>0＝0<0⊿t‘=t干-t濕>0＝0<0表示空氣中水汽含量的量：

水汽壓

e

露點(diǎn)溫度

td

絕對(duì)濕度

a22三、濕度的日、年變化1、相對(duì)濕度的日、年變化

1）日變化

f的日變化主要決定于氣溫,與氣溫日變化位相相反。

白天，f減??；夜間，f增大。

f在一日中的最高值，出現(xiàn)在日出前，最低值，出現(xiàn)在午后。2)年變化季風(fēng)區(qū):f的極大值出現(xiàn)在夏季，極小值出現(xiàn)在冬季。內(nèi)陸區(qū)：f夏季小，冬季大。23陳登俊§2.2濕度2、絕對(duì)濕度的日、年變化

1）日變化在海洋、沿海及島嶼處，絕對(duì)濕度一日中有一個(gè)高值，出現(xiàn)在午后；一個(gè)低值，出現(xiàn)在清晨。

2)年變化主要由氣溫的年變化決定。夏季出現(xiàn)a的最高值(北半球?yàn)?、8月，南半球?yàn)?、2月)；冬季出現(xiàn)a的最低值(北半球1、2月，南半球?yàn)?、8