气象学与气候学
云（自由大气中的凝结物）
定义：水汽凝结物悬浮在自由大气中形成云。 云形成的条件：
热力对流 动力抬升 大气波动
地形抬升
气象学与气候学
云（自由大气中的凝结物）
云的分类：
微观学分类 水云、冰云、混合云
发生学分类 积状云（对流云） 成因 层状云 波状云
中国《地面气象观测规范》 云族（三族）、云属（十属）、云类（29类）
气象学与气候学
干燥度
定义 一个地区某时期的水面可能蒸发量与同期的降水量的比值。 干燥系数
W0 K R
W0 水面可能蒸发量，R 降水量
气象学与气候学
干湿区的划分指标
干湿状况 湿润 年降水量mm ＞800 干燥度K K＜1.00
半湿润 半干燥 干燥
500～800 250～500 ＜250
1.00～1.49 1.50～3.49 K≥3.50
3.3 降水的形成
充分的水汽供应和空气的绝热上升运动。 凝结增长 凝结过程 扩散转移 云滴的增长 乱流碰并 碰并过程 重力碰并 水汽的扩散转移过程：
冷暖云滴之间： 大小云滴之间： 过冷却水滴与冰晶之间： （冰晶效应）
暖 小 水 H2O E暖＞e＞E冷 H2O E小＞e＞E大 H2O 冷 大 冰
E水＞e＞E冰

利用吸湿性物质催化暖云降水，如食盐，氯化钙等 直接喷撒大水滴影响暖云降水
气象学与气候学
3.5 降水的空间分布
气象学与气候学
3.5 全球降水带的空间分布



赤道多雨带：年降水量在2000-3000mm之间，主要是 由于气温高，水汽充足，上升气流强，多对流雨而致。 副热带少雨带：信风带的西岸，副热带地区的中部，年 降水量小于200mm。主要是由于副热带高压的下沉气 流控制和信风带的背风海岸，风从陆地吹向海洋而形成 的。 中纬度多雨带：西风带大陆西岸，年降水量在5001000mm之间。主要是由于负来自海洋中的暖洋流表面， 含水量多；另外此地区又是冷暖空气相交汇的地区，多 锋面，多气旋。 高纬少雨带：纬度高，气温低，降水少，年降水量小于 300mm。
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雨滴的碰并过程
气象学与气候学
冰晶效应
气象学与气候学
3.4 人工影响降水

冷云催化


原理：使云中产生适当的冰晶，改变云体微结构的稳定性，促 使其产生降水。 方法：

在云内撒播致冷剂，如干冰，丙烷等，使局部云体剧烈冷却 在云内引入人工冰核，如碘化银等

暖云催化


原理：撒入大水滴或吸湿性核，改变云滴谱分布的均匀性，破 坏其稳定状态，促使碰并过程的进行，导致降水。 方法：
2.2 凝结物
地面凝结物
露、霜、雾凇、雨凇
露 和霜 ： 辐射冷却的产物，形成在晴朗无风的 夜间和清晨。 露：贴地层空气中的水汽在地面发生 凝结而形成的小水滴。 Td＞0℃ 霜：贴地层空气中的水汽在地面发生 凝华而形成的小冰晶。 Td＜0℃ 热容量小、导热率小、粗糙的地表 易形成露和霜。
气象学与气候学
雾凇∨和雨凇∽
雾凇：附着在树枝及物体迎风面上的白色的疏松的凝结物。 粒状雾凇（小冰粒） 分类 晶状雾凇（小冰晶） 雨凇：过冷却雨滴落地后冻结而形成的光滑而透明的冰层。
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近地层大气中的凝结物
雾：飘浮在近地层空气中的小水滴和小冰晶。
雾 的 分 类 ：
浓度
雾≡
轻雾（霭）＝ 水雾：小水滴 冰雾：小冰晶
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云的种类
云族 云 属
学名 简写
低云
100M<H<2000M
中云
2000M<H<6000M
高云
H>6000M
积云 积雨云 层积云 层云 雨层云 高层云 高积云 卷云 卷层云 卷积云
气象学与气候学
Cu Cb Sc St Ns As Ac Ci Cs Cc
云的种类和它的分布高度
气象学与气候学
r
夏季 冬季
时间
T 地面水分蒸发强度 e T E 并且E比e快
因此 T r
同理 T r
•季风气候区：与气温的年变化同相
r 夏季 冬季
时间
夏季：夏季风，来自海洋，潮湿 冬季：冬季风，来自内陆，干燥
气象学与气候学
2. 凝结和凝结物
2.1 凝结条件
水汽达到饱和或过饱和状态，并有凝结核存在 空气中水汽的饱和或过饱和
单波型（海洋型）
e
14时
海洋、沿海地区、冬季大陆
影响因子：蒸发强度
日出前
时间
双波型（大陆型）
e
10时
夏季内陆
22时
影响因子：蒸发强度
14时
日出前 时间
乱流强度
气象学与气候学
水汽压的年变化
e
பைடு நூலகம்
夏季
冬季
影响因子：蒸发强度
时间
气象学与气候学
相对湿度的日变化
•绝大多数地区：与气温的日变化反相
r
夜 昼
气温
时间
定义：饱和湿空气中水汽的分压强。 反映空气的最大水汽容纳能力 饱和水汽压取决于温度

随温度指数规律增大
影响因子：
• 温 度 T E
• 蒸发面性质 E过冷却水＞E冰
• 蒸发面形状 E凸面＞E平面＞E凹面
• 液体含盐度 含盐度 E
气象学与气候学
1.3 影响蒸发的因素
水源
热源
饱和差 风速与湍流扩散
• • • • • • • 温度：T E W 湿度：e W 气压：P W 风速：风速 W 蒸发面性质：W过冷却水＞W冰 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面 含盐度：含盐度 W
E e WA P
WA W E e 1 W P
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1.4 湿度随时间的变化
水汽压的日变化
气象学与气候学
气象学与气候学
3.2 降水的种类
雨 阵雨 霰 毛毛雨
,
雪 冰粒
阵雪 冰雹
雨夹雪
阵性雨夹雪 降水分类： 降水性质
米雪
连续性降水
间歇性降水 阵性降水
主要降自雨层云
主要降自层积云和高层云 主要降自积雨云
毛毛状降水（毛毛雨） 主要降自层云 对流雨
降水成因 地形雨 锋面雨 台风雨
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雨和毛毛雨 雪和冰针 霰和米雪 雨夹雪 冰粒（冻雨）
T 地面水分蒸发强度 e
T E
并且E比e快
因此 T r 同理 T r
•近海地区及其它大型水体的周围（晴朗稳定的天气条件下） 与气温的日变化同相
r 夜 昼
气温
时间
海陆风（水陆风）
昼： 吹海风，潮湿 夜： 吹陆风，干燥
气象学与气候学
相对湿度的年变化
•大多数地区：与气温的年变化反相
能见度＜1km
能见度1～10km
组成
辐射雾：辐射冷却，晴朗微风和夜间和清晨。 平流雾：接触冷却，冷暖空气大规模运动时。
成因
平流辐射雾（混合雾） 地形雾 蒸发雾
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雾的类型
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雾形成的条件
地面空气中水汽充足 有充足的凝结核 有使水汽凝结的冷却过程（辐射、平流、绝热） 风力微弱、层结稳定（ < m< d）
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第三章 大气的水分
第三章 大气的水分
第一节 蒸发和空气湿度 第二节 凝结和凝结物 第三节 降水

气象学与气候学
地球上的水、水循环
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1. 蒸发和空气湿度
1.1 水相变化
(334 J)
(2500 J)
(2834 J)
蒸发吸收热量 凝结释放潜热
蒸发潜热 L = (2500 – 2.4t) × 103 (J/kg) 升华潜热 L = 2.8 × 103 (J/kg)
气象学与气候学
1.1 水相变化

水相变化的判据

水面上
E e E e Ee 蒸发（未饱和） 动态平衡（饱和） 凝结（过饱和）

冰面上
Es e Es e Es e
升华 动态平衡 凝华
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蒸发、凝结、饱和
• 当蒸发和凝结达到动态平衡时，空气达到饱和
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1.2 饱和水汽压
降水形态
冰雹 雨
降水体 雪 霰
霰 雹
米雪 冰粒
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降水强度（mm／24h） 小雪 ＜2.5
雪
中雪 大雪
小雨 中雨 大雨 暴雨
2.5～5.0 ＞5.0
0.1～10.0 10.1～25.0 25.1～50.0 50.1～100.0
雨
大暴雨 100.1～200.0 特大暴雨 ＞200.0
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实现方式：
增大水汽含量： e e＞E 降低温度 ： T T＜Td


大气中常见的降温过程：
①绝热冷却 ②辐射冷却 ③平流冷却 ④混合冷却
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2.1 凝结条件


凝结核
定义：在水汽凝结过程中起凝结核心作用的固态、 液态和气态的气溶胶质粒。 吸湿性凝结核 分类：
非吸湿性凝结核
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3. 降水
3.1 降水的特征量
降水：从天空降落到地面的固态或液态的水汽凝结物。 降水变率 用于反映一个地区降水的变化情况（稳定程度）。
Ri 某地某年某时期的实际降水量 R0 该地同期的多年平均降水量 降水绝对变率（降水距平）＝ Ri－R0 ∑|Ri－R0| 降水平均绝对变率（降水平均距平）＝ —————— n R i－R 0 降水相对变率 ＝ ————×100﹪ R0 ∑|Ri－R0|／n ×100﹪ 降水平均相对变率 ＝ ———————— R0