大氣氣溫和濕度

2氣溫和濕度上海海事大學(xué)商船學(xué)院《航海氣象學(xué)與海洋學(xué)》教研組2009年9月1目錄2.1氣溫2.2濕度思考題22.1氣溫一、氣溫的定義和溫標(biāo)二、太陽、地面、大氣輻射三、空氣的增熱與冷卻四、氣溫隨時(shí)間的變化五、氣溫的垂直分布六、海平面平均氣溫的分布3一、氣溫的定義和溫標(biāo) 冰點(diǎn)沸點(diǎn)等分?jǐn)z氏溫標(biāo)（℃）0100100絕對溫標(biāo)（K）273373100華氏溫標(biāo)（℉）32212180換算關(guān)系：氣溫：表示空氣冷熱程度的物理量。常用溫標(biāo)：4物體對輻射的吸收、反射和透射各種輻射的波長范圍輻射：以電磁波的方式向四周傳播能量的方式。二、太陽、地面、大氣輻射5太陽輻射太陽輻射波長：0.15--4微米。太陽輻射能主要集中在波長較短的可見光部分，因此太陽輻射又稱為短波輻射。太陽高度角是影響太陽輻射強(qiáng)度的最主要因素紫藍(lán)青綠黃橙紅6地面輻射與大氣輻射波長：3～120微米，長波輻射大氣吸收地面長波輻射的能力很強(qiáng)，從而能把地面放出的熱量保存在大氣中。大氣輻射除一部分射向宇宙空間外，大部分向下射回地面，稱為大氣逆輻射，這在一定程度上補(bǔ)償了地面輻射損失的熱量。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波輻射。7三、空氣的增熱與冷卻非絕熱變化空氣與外界有熱量交換當(dāng)空氣團(tuán)停留在某地或在地面附近作水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，外界的氣壓變化很小，但受地面增熱和冷卻的影響卻很大，氣溫的非絕熱變化是主要的絕熱變化空氣與外界無熱量交換，外界壓力的變化對空氣作功空氣團(tuán)作升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然也能和外界交換熱量，但因垂直方向上氣壓變化很快，空氣團(tuán)因膨脹或壓縮引起的溫度變化，要比和外界交換熱量引起的溫度變化大得多，氣溫的絕熱變化是主要的8

1.非絕熱變化輻射：長波輻射是地面和大氣之間交換熱量的主要方式。對流與平流：對流—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—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。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。亂流：又叫湍流，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。92.絕熱變化1）干絕熱變化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。沒有水相變化，無潛熱的釋放或吸收。空氣塊絕熱上升，體積膨脹，對外作功，消耗自身內(nèi)能，氣溫下降；空氣塊絕熱下降，外界壓縮氣塊，對氣塊作功，氣塊內(nèi)能增加，氣溫升高。10下沉，外界對氣球做功，體積收縮，球內(nèi)氣溫上升上升，氣球膨脹對外做功，球內(nèi)氣溫下降11干絕熱直減率干絕熱直減率：指在干絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。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℃。干絕熱線（Υd線）：因Υd是常數(shù)，故Υd線是斜率不變的直線。122）濕絕熱變化飽和濕空氣團(tuán)在絕熱上升或絕熱下降過程中溫度的變化（有水相變化）。飽和濕空氣塊絕熱上升，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，氣溫升高含有水滴或冰晶時(shí)，由于有水滴或冰晶的蒸發(fā)、升華吸收潛熱，使氣塊的下降增溫作用減弱。不含水滴或冰晶時(shí)，下沉?xí)r空氣塊因增溫變得不飽和，按干絕熱遞減率升溫。13濕絕熱直減率濕絕熱直減率：指在濕絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。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℃；濕絕熱直減率是變量，通常取0.5或0.6℃/100m。濕絕熱線為曲線，偏于干絕熱線之右方。14四、氣溫隨時(shí)間的變化日變化特點(diǎn)：一天中最高氣溫Tmax

：冬季陸地上在13～14時(shí)，夏季在14～15時(shí)；海洋上滯后1～2小時(shí)一天中最低氣溫Tmin

：近日出前1小時(shí)左右。氣溫日較差：Tmax－Tmin影響日較差的因素：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。1.日變化152.氣溫的年變化年變化特點(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。一年中月平均最低氣溫（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。氣溫年較差：月平均Tmax－月平均Tmin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16五、海平面平均氣溫的分布赤道附近氣溫最高，向兩極逐漸降低。等溫線大致與緯圈平行，但不完全平行。大致與緯圈平行：太陽輻射與緯度。南半球表現(xiàn)明顯。不完全平行海陸分布：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。洋流:如強(qiáng)暖流墨西哥灣流與黑潮的作用地表不均勻：青藏高原、洛磯山、阿爾卑斯山等對氣溫分布均有影響。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。最高氣溫：索馬里境內(nèi)17全球1月份海平面平均氣溫分布全球7月份海平面平均氣溫分布182.2濕度一、濕度的定義和表示方法二、大氣中水汽的分布三、濕度的日年變化四、大氣中水汽的凝結(jié)19一、濕度的定義和表示方法濕度：表示空氣中水汽含量多少或者空氣潮濕程度的物理量。表示方法：水汽壓（e）絕對濕度（α）相對濕度（f）露點(diǎn)（td）201.水汽壓水汽壓：大氣中的水汽所產(chǎn)生的那部分壓強(qiáng)稱水汽壓（e）。表示水汽絕對含量的量；單位:hPa或mmHg水汽壓的大小直接表示了空氣中水汽含量的多少。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。21飽和水汽壓飽和水汽壓：飽和濕空氣的水汽壓（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過飽和飽和水汽壓隨氣溫變化曲線222.絕對濕度絕對濕度：單位容積的空氣中含有的水汽的質(zhì)量，稱為絕對濕度（a），即水汽的密度。反映空氣中水汽的絕對含量。單位g?cm-3或g·m-3。空氣中的水汽含量越多，絕對濕度越大。單位：

a:g/m3e:mmHg

T:KRａ

:水汽的比氣體常數(shù)=0.461J/(g*K)T=16°C=

289K23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.相對濕度相對濕度：空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的比值（用百分?jǐn)?shù)表示），反映了空氣距離飽和的程度

。

244.露點(diǎn)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。水汽含量多，對應(yīng)的td就高；水汽含量少，對應(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。25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表示空氣中水汽含量的量：

水汽壓

e

露點(diǎn)溫度

td

絕對濕度

a小結(jié)26

三、濕度的日年變化相對濕度的日變化：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。相對濕度的年變化季風(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。1.相對濕度的日年變化272.絕對濕度的日年變化日變化受氣溫高低和低層湍流的影響，海洋、沿海、島嶼處，與氣溫日變化同步：絕對濕度一日中有一個(gè)高值，出現(xiàn)在午后；一個(gè)低值，出現(xiàn)在清晨。大陸湍流較強(qiáng)的季節(jié)，絕對濕度一日中出現(xiàn)兩個(gè)高值和兩個(gè)低值。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月)。28四、大氣中水汽的凝結(jié)水汽凝結(jié)的條件：凝結(jié)核+水汽飽和或過飽和增加空氣中的水汽含量，使水汽壓大于飽和水汽壓。通過蒸發(fā)過程或暖濕平流實(shí)現(xiàn)冷卻作用，降低飽和水汽壓，使其少于當(dāng)時(shí)的實(shí)際水汽壓。大氣中主要的冷卻過程有絕熱冷卻（云、雨）、輻射冷卻（輻射霧）、平流冷卻（平流霧）及湍流冷卻等

29思考題1、常用溫標(biāo)之間的換算關(guān)系如何？2、物體輻射的波長與什么有關(guān)？太陽、地面、大氣的輻射各屬何種類型的輻射？大氣受熱的主要直接熱源是什么？3、空氣增