第四章大氣中的水分2023/2/41本章主要內容：1、了解地球上的水分循環過程；熟悉水的相變過程，了解影響飽和水汽壓和相對濕度大小的因子。2、了解土壤水分蒸發的三個階段、植物蒸騰、農田蒸散。4、了解水汽凝結的條件，地物與大氣中的水汽凝結現象，云的形成及其分類，降水形成條件，降水量，降水強度及降水變率。5、了解作物的需水規律、蒸騰系數、作物水分臨界期。熟悉水分對昆蟲和植物病害的影響。大氣中的水分2023/2/42地球上的水

大氣中的水分2023/2/43水是生命之源、生產之要、生態之基。隨著氣候變化和人類活動影響的深入，水循環系統發生了顯著變化，并誘發系列資源、生態、環境等問題。

大氣中的水分2023/2/441961-2011年，中國十大流域地表水資源總量除西北內陸河、東南諸河表現為增加趨勢外，其余七大流域均表現出減少趨勢。2011年長江流域地表水資源創下1961年來最小值。

1961-2011年，中國地表平均氣溫平均每10年升高0.29℃。其中2011年比常年氣溫偏高0.5℃，為1997年以來連續第15個偏高年份。2011年中國平均降水量為556.8毫米，比常年偏少62.7毫米，為1961年以來的最低值。大氣中的水分《2011年中國氣候變化監測公報》2023/2/45

第一節空氣濕度

水的三態變化

水的三態和相變原理

(1)大氣中的水分，可以以固態、液態、氣態存在，水分處于哪種形態，取決于其溫度。(2)相變原理水的相態變化，實質上是水分子運動狀態的反映。大氣中的水分2023/2/46

大氣中的水分一、空氣濕度參量1、水汽壓：e、E2、相對濕度：f3、飽和差：d4、露點溫度：Td2023/2/47一、空氣濕度參量1、水汽壓（e）定義：空氣中水汽的分壓強。單位：百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa)反映空氣中水汽含量的多少水汽含量

水汽壓e大氣中的水分2023/2/48

飽和水汽壓（E）定義：飽和濕空氣中水汽的分壓強。反映空氣的最大水汽容納能力飽和水汽壓取決于溫度（馬格奴斯半經驗公式）影響因子：

溫度T

E

蒸發面性質E過冷卻水＞E冰蒸發面形狀E凸面＞E平面＞E凹面

液體含鹽度含鹽度

EEET大氣中的水分2023/2/492、相對濕度（f）定義：空氣的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比值。反映空氣的潮濕程度溫度不變，E不變：水汽含量

e

r水汽含量不變，e不變：溫度

E

r

大氣中的水分2023/2/410

3、飽和差（d）：同一溫度下飽和水汽壓與實際水汽壓之差。d=E-e

反映空氣的潮濕程度。水汽含量、溫度溫度不變，E不變：水汽含量

e

d水汽含量不變，e不變：溫度

E

d影響因子：大氣中的水分2023/2/4114、露點溫度（Td）：對于含有水汽的濕空氣，在不改變氣壓和水汽含量的情況下，降低溫度而使空氣達到飽和狀態時的溫度。反映空氣中水汽含量的多少，水汽含量

露點溫度d

EeTTTdeE（T,e）大氣中的水分2023/2/4125、絕對濕度（a）混合比（S）混合比：濕空氣中水汽的質量與濕空氣中干空氣質量的比值。m水汽m干空氣S＝————比濕和混合比具有保守性絕對濕度（水汽密度）：單位體積濕空氣中水汽的質量。a＝———m水汽V大氣中的水分2023/2/413二、空氣濕度的時間變化水汽壓的時間變化日變化單波型（海洋型）

海洋、沿海地區、冬季大陸e時間日出前14時影響因子：蒸發強度雙波型（大陸型）夏季內陸、沙漠地區e時間日出前14時10時22時影響因子：蒸發強度亂流強度大氣中的水分2023/2/414年變化e時間冬季夏季影響因子：蒸發強度大氣中的水分2023/2/415相對濕度的時間變化絕大多數地區：與氣溫的日變化反相時間r夜晝T

地面水分蒸發強度

eT

E

并且E比e快因此T

r同理T

r日變化大氣中的水分2023/2/416近海地區及其它大型水體的周圍（晴朗穩定的天氣條件下）與氣溫的日變化同相r時間夜晝海陸風（水陸風）晝：吹海風，潮濕夜：吹陸風，干燥

相對濕度的時間變化大氣中的水分2023/2/417

年變化大多數地區：與氣溫的年變化反相T

地面水分蒸發強度

eT

E

并且E比e快因此Tr同理T

rr時間夏季冬季

相對濕度的時間變化大氣中的水分2023/2/418季風氣候區：與氣溫的年變化同相夏季：夏季風，來自海洋，潮濕冬季：冬季風，來自內陸，干燥

相對濕度的時間變化夏季冬季時間r大氣中的水分2023/2/419

第二節蒸發與蒸散

一、水面蒸發

單位面積上，單位時間內水份蒸發的數量（重量或水層厚度），就稱為水面蒸發速度。單位：g／cm2·日道爾頓（Dalton）蒸發定律

W=A

大氣中的水分式中：W----水面蒸發速度(gcm-2日-1或mm日-1)A----與風速有關的比例系數P----當時的大氣壓力E----水面溫度下的飽和水汽壓e----貼近水面空氣的實際水汽壓2023/2/420影響水面蒸發速率的因子

溫度：T

E

d

W濕度：e

d

W

氣壓：P

W風：風速

W

蒸發面性質：W過冷卻水＞W冰

蒸發面形狀：W凸面＞W平面＞W凹面

含鹽度：含鹽度

W大氣中的水分2023/2/421二、土壤蒸發土壤蒸發定義:土壤水分汽化并向大氣擴散的過程。土壤蒸發的兩種過程

第一種：蒸發直接發生在土壤表面。第二種：水分在土壤中某層次進行蒸發之后，水汽通過土壤的孔隙達表層溢出土表。影響因子:土壤因子、氣象因子

大氣中的水分2023/2/422三、農田蒸散植物蒸騰:

植物通過其體表（主要是葉面的氣孔）將體內的水分以氣態形式蒸發到體外的過程，稱為植物蒸騰。葉片的蒸騰作用可以認為是由兩部分組成的：（1）水分從葉肉細胞的表面到達葉子的外表面；（2）從葉子的外表面進入空氣層。

大氣中的水分2023/2/423農田蒸散:農田中，植物蒸騰與株間土壤蒸發的總和。它的數值也表示了農田的總耗水量。農田蒸散特點農田蒸散不限于土壤表面的水分，還包括植物根系層土壤的水分；植物通過葉片氣孔的張閉，可自行調節葉片蒸騰強度，從而影響農田蒸散；蒸騰主要在白天，而土壤蒸發則晝夜均可進行；蒸散面不僅是土面，還有葉面、莖面等植株表面。大氣中的水分2023/2/424農田蒸散的影響因素氣象因素，包括輻射差額、溫度、濕度和風等。植物因素，包括植物覆蓋度、植物種類、生長發育狀況、氣孔數目與排列及氣孔張閉程度等。土壤因素，包括土壤通氣性、土壤含水量以及水分向土面和根系分布流動的速度等。大氣中的水分2023/2/425一、凝結條件凝結發生的條件空氣達到飽和或過飽和狀態，并有凝結核存在。1、空氣的飽和或過飽和

實現方式：增大水汽含量：e

e＞E

降低溫度：T

T＜Td

大氣中常見的降溫過程：③混合冷卻④絕熱冷卻①輻射冷卻②接觸冷卻第三節水汽凝結與大氣降水大氣中的水分2023/2/4262、凝結核

定義：在水汽凝結過程中起凝結核心作用的固態、液態和氣態的氣溶膠質粒。

分類：吸濕性凝結核：鹽粒、煙粒等非吸濕性凝結核：塵埃、花粉等大氣中的水分2023/2/427二、凝結物

地面凝結物：

露、霜、霧凇、雨凇露和霜：輻射冷卻的產物，形成在晴朗無風的夜間和清晨。露：貼地層空氣中的水汽在地面發生凝結而形成的小水滴。Td＞0℃霜：貼地層空氣中的水汽在地面發生凝華而形成的小冰晶Td＜0℃熱容量小、導熱率小、粗糙的地表易形成露和霜。大氣中的水分2023/2/428大氣中的水分2023/2/429

霧凇∨和雨凇∽霧?。焊街跇渲拔矬w迎風面上的白色的疏松的凝結物。分類晶狀霧凇（小冰晶）粒狀霧?。ㄐ”＃┯贲。哼^冷卻雨滴落地后凍結而形成的光滑而透明的冰層。大氣中的水分2023/2/430大氣中的水分2023/2/431近地層大氣中的凝結物霧：飄浮在近地層空氣中的小水滴和小冰晶。霧的分類：濃度輕霧（靄）＝能見度1～10km

霧≡能見度＜1km組成冰霧：小冰晶水霧：小水滴成因輻射霧：輻射冷卻，晴朗微風和夜間和清晨。平流霧：接觸冷卻，冷暖空氣大規模運動時。平流輻射霧（混合霧）地形霧蒸發霧大氣中的水分2023/2/432

有關霧的氣象諺語（1）清晨霧濃，一日天晴。

（2）早起霧露，晌午曬破葫蘆。（3）早上地罩霧，盡管洗衣褲。

（4）春霧日頭，夏霧雨；秋霧涼風，冬霧雪。（5）霧起不收，細雨不休；霧起即收，旭日可求。大氣中的水分2023/2/433大氣中的水分2023/2/434自由大氣中的凝結物（云）云：指高懸于空中，由水汽凝結（凝華）而成的小水滴、過冷卻水滴、冰晶單獨或混合組成的可見集合體。

分類：

發生學分類

積狀云（對流云）層狀云波狀云成因

形態學分類（國際分類法）云底高度和外形特征大氣中的水分2023/2/435云族云屬國際簡寫國際名(拉丁文學名)云底平均高度低

云

族①積云

②積雨云

③層積云

④雨層云

⑤層云Cu

Cb

Sc

Ns

StCumulusCumulo-nimbusStratus-cumulusNimbo-stratusStratus2500米以下中

云

族①高積云

②高層云Ac

AsAlto-cumulusAlto-stratus2500～6000米高

云

族①卷云

②卷層云

③卷積云Ci

Cs

CcCirrusCirro-cumulusCirro-stratus6000米以上云的分類大氣中的水分2023/2/4362023/2/437淡積云大氣中的水分2023/2/438碎積云大氣中的水分2023/2/439濃積云大氣中的水分2023/2/440禿積雨云大氣中的水分2023/2/441鬃積雨云大氣中的水分2023/2/442透光高積云大氣中的水分2023/2/443透光高層云大氣中的水分2023/2/444毛卷云大氣中的水分2023/2/445透光高積云大氣中的水分2023/2/446淡積云大氣中的水分2023/2/447濃積云大氣中的水分2023/2/448濃積云大氣中的水分2023/2/449大氣中的水分碎雨云2023/2/450大理倉山上空的云層大氣中的水分2023/2/451鋒面云系大氣中的水分2023/2/452

對流云團大氣中的水分2023/2/453衛星拍攝到的熱帶對流云團大氣中的水分2023/2/454

龍卷風大氣中的水分2023/2/455

龍卷風大氣中的水分2023/2/4562023/2/457臺風云系大氣中的水分2023/2/458大氣中的水分2023/2/459

臺風大氣中的水分2023/2/460大氣中的水分2023/2/461大氣中的水分2023/2/462

大氣中的水分2023/2/463天上鉤鉤云，地上雨淋淋跑馬云，臺風臨早上云城堡大雨快來到.大氣中的水分2023/2/464大氣中的水分2023/2/465第四節降水

一、降水的形成

大氣中的水分充分的水汽供應和空氣的絕熱上升運動。云滴的增長凝結過程碰并過程亂流碰并重力碰并凝結增長擴散轉移2023/2/4662023/2/4671、降水量

從大氣中降落到地面未經蒸發、滲透和流失，在水平面上積聚的水層厚度，稱為降水量。單位是mm。雪、霰、雹等固體降水的降水量為它們融化后的水層厚度。

大氣中的水分

二、降水特征量2023/2/468

2、降水強度

單位時間的降水量，稱為降水強度。其時間一般以天或小時為單位。降水強度等級劃分有小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨等等。

3、降水變率

降水變率是表示降水量變化的特征量。

大氣中的水分2023/2/469

降水強度（mm／24h）雪小雪＜2.5中雪2.5～5.0大雪＞5.0雨小雨0.1～10.0中雨10.1～25.0大雨25.1～50.0暴雨50.1～100.0大暴雨100.1～200.0特大暴雨＞200.0大氣中的水分2023/2/470降水的種類雨陣雨毛毛雨雪陣雪雨夾雪陣性雨夾雪霰米雪冰粒冰雹,降水分類：降水性質

連續性降水主要降自雨層云

間歇性降水主要降自層積云和高層云陣性降水主要降自積雨云

毛毛狀降水（毛毛雨）主要降自層云降水成因對流雨地形雨鋒面雨臺風雨大氣中的水分2023/2/471

雨和毛毛雨雪和冰針霰和米雪雨夾雪冰粒（凍雨）冰雹降水形態降水體雨雪霰霰米雪雹冰粒降水的種類大氣中的水分2023/2/472四、干燥度

定義：一個地區某時期的水面可能蒸發量與同期的降水量的比值。

干燥系數W0水面可能蒸發量，R

降水量

干濕區的劃分指標干濕狀況年降水量mm干燥度K濕潤＞800K＜1.00半濕潤