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气象学：大气中的水分

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气象学复习思考题（含答案）

气象学复习思考题（含答案）

⽓象学复习思考题（含答案）⽓象学复习思考题第⼀章⼤⽓概述1.名词解释：⽓温垂直递减率（γ）：在垂直⽅向每变化100m⽓温的变化值。

⽓温随⾼度增加⽽降低，平均⽽⾔，每上升100m，⽓温下降0.65℃，这称为⽓温垂直递减率，也称⽓温垂直梯度。

饱和⽔汽压（E）：在⼀定温度下，单位体积空⽓中的⽔汽含量是有⼀定限度的，如果⽔汽达到此限度，空⽓就是饱和状态，这是的空⽓成为饱和空⽓。

饱和空⽓产⽣的⽔汽压⼒成为饱和⽔汽压，它是温度的函数。

相对湿度（U）：空⽓中的实际⽔汽压与同温度下的饱和⽔汽压的⽐值（⽤百分数表⽰），即U=e/E·100%露点温度（t d）：在空⽓中⽔汽含量不变，且⽓压⼀定时，使空⽓冷却达到饱和时的温度称为露点温度, 简称露点。

饱和差（d）：在⼀定温度下，饱和⽔汽压与实际空⽓中⽔汽压之差称为饱和差。

d=E-e2.⽓候与天⽓有哪些不同？①⽓候：⼀个地⽅较长时间内发⽣的天⽓状态，既包括平均状态⼜包括极端状态，⼀般⽐较稳定。

⼀个地⽅的⽓候特征受它所在的纬度、⾼度、海陆相对位置等影响较⼤。

②天⽓：⼀个地⽅较短时间内⼤⽓状态和⼤⽓现象的综合成为天⽓，⼀般具有多变性。

3.平流层和对流层的主要特点有哪些？①平流层：a．⽓温随⾼度的上升⽽升⾼b．空⽓以⽔平运动为主c．⽔汽含量较少，⼤多数时间天⽓晴朗，有时对流层中发展旺盛的积⾬云也可伸展到平流层下部②对流层：a．⽓温随⾼度上升⽽降低b．空⽓具有强烈的对流作⽤c．⽓象要素⽔平分布不均匀4.臭氧，⼆氧化碳，⽔汽和⽓溶胶的⽓候效应。

①臭氧：a．⼤量吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响⼤⽓温度的垂直分布。

（b．臭氧层的存在使地球上的⽣物免受过多太阳紫外线的伤害，对地球上⽣物有机体的⽣存起了保护作⽤。

）②⼆氧化碳：a．CO2对太阳短波辐射吸收很少，但能强烈吸收和放射长波辐射，使得地表辐射的热量⼤部分被截留在⼤⽓层内，因⽽对地表有保温效对空⽓和地⾯有增温效应。

b．在所有温室⽓体中，CO2对⼤⽓温室效应的贡献占到53%。

5_农业气象学_水分

5_农业气象学_水分


w
mw V
青岛农业大学农学与植保学院
农业气象学
第四章 水分
比湿：单位质量湿空气中所含的水汽质量。
(用 q 表示；单位为 g〃g-1或kg〃kg-1)
mw q m w md
青岛农业大学农学与植保学院
农业气象学
第四章 水分
空气密度：单位体积空气中所含的干空气和水汽质量之和。 (用 ρa 表示；单位为 kg 〃 m-3)
第四章 水分
第四章 水分
大气中的水份是大气组成成分中最富于变化的部分。
1. 空气湿度的表示方法和变化规律
2. 水面蒸发、农田蒸散及变化规律 3. 成云致雨的条件和降水特征、水分利用率
青岛农业大学农学与植保学院
农业气象学
第四章 水分
第一节 大气湿度
一、水的相变
1.水相变化的物理过程 2.水相变化中的蒸发潜热 L=2500-2.4t < 2450 J/g >
ρa:空气密度，
0.622 L a(esw ea) P
从周围空气中获得的热量
a Cp (ta tw)
Cp：空气质量热容，J/g〃℃
青岛农业大学农学与植保学院
农业气象学
第四章 水分
0.622 L a Cp (ta tw) a (esw ea ) P 0.622 L Cp (ta tw) (esw ea ) P Cp P ea esw (ta tw) 0.622 L Cp P 湿度常数 ( , Psychrometer constant) 0.622 L
当空气中水汽含量一定时，在压力不变的情况下，降低温度， 使空气达到饱和时的温度，称为露点温度。
例题：已知北京某年初夏ta=30℃,
气象气候学-大气中的水分

气象气候学-大气中的水分

1.什么是饱和水汽压？饱和水汽压：水汽与水或冰两相共存，其间分子交换过程达到动态平衡时的水汽压。

2.饱和水汽压主要受哪些因素影响？✓蒸发面的温度✓蒸发面的性质（水面、冰面、溶液面）✓蒸发面的形状（平面、凹面、凸面）3.饱和水汽压与温度成什么关系？饱和水汽压随温度升高而按指数规律迅速增大。

4.为什么饱和水汽压随温度升高而迅速增大？温度越高，水分子平均动能越大，单位时间脱出水面的分子越多；只有当水面上水汽密度增大到更大值时，落回水面的分子数才和脱出水面的分子数相等。

温度越高，水汽分子平均动能越大，而水汽压是水汽重量及其碰撞器壁的结果，故也随之增大。

5.饱和水汽压随温度升高而迅速增大有什么重要意义？温度升高，饱和变不饱和，蒸发重现；温度降低，不饱和变饱和，凝结出现。

饱和水汽压随温度改变的量，高温时比低温时大。

6.蒸发面性质对饱和水汽压有什么影响？冰面和过冷却水面的饱和水汽压仍随温度升高而按指数规律变化.7.蒸发面形状如何影响饱和水汽压？温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。

凸面的曲率愈大，饱和水汽压愈大；凹面的曲率愈大，饱和水汽压愈小大水滴曲率小，饱和水汽压小；小水滴曲率大，饱和水汽压大；从而出现大水滴“吞并”小水滴现象。

8.影响蒸发的因素有哪些？气象因素：热源、饱和差、风和湍流扩散、气压下垫面因素：水源、水面大小，形状及深度、水质、物理性质9.空气湿度随时间变化有何规律？10.大气中水汽凝结需要什么条件？凝结核、水汽饱和或过饱和11.不同饱和或过饱和途径对云雾的形成有何差异？水汽凝结以冷却为主。

绝热冷却对形成云最为主要；辐射冷却、平流冷却与混合冷却对形成雾最为主要。

12.什么是云？与雾有什么区别？云是悬浮在大气中的大量小水滴、冰晶微粒或两者混合物的可见聚合群体；底部不接触地面。

雾是悬浮于近地面空气中的大量小水滴或冰晶的可见聚合群体，底部接触地面。

13.云的形成需要什么条件？凝结核、充足水汽、冷却过程14.形成云的上升冷却过程有哪些类型？热力对流：多形成积状云动力抬升：锋面、气旋作用，多形成层状云大气波动：多形成波状云地形抬升：可形成积状云、层状云与波状云积状云：空气对流上升冷凝而成的具有孤立分散、云底平坦、顶部凸起形态的垂直发展云块。

气象学-大气水分

气象学-大气水分

空气湿度第一节第二节第三节蒸发与蒸腾水汽凝结与大气降水退出第四节水分与农业第四章水分二三第一节空气湿度（air humidity)空气湿度的表示方法空气湿度的时空变化一水的相变一、水的相变水汽是大气中唯一能发生相变的气体，水的三相为水汽、水、冰。

•水相变化的物理过程从分子运动学的观点看，水相变化是各相之间分子交换的过程。

•水相变化中的三种过程在水和水汽共存的系统中，存在三种过程：蒸发过程、凝结过程和动态平衡。

气象学上用空气湿度表示大气中水汽含量的多少二、空气湿度的表示方法1.水汽压(water vapour pressure)水汽压（e）：空气中水汽产生的压强。

水汽压可以直接表示空气中水汽含量的多少。

水汽压单位：百帕（hPa），毫米汞柱mmHg饱和水汽压：空气中水汽达到饱和状态时的水汽压(saturation/equilibrium vapour pressure)，用E或e表示。

s(1)物态同温度下冰面E冰<E水饱和水汽压E的影响因素云中，冰晶与过冷却水滴常常并存，若E冰<e<E水，则水滴将蒸发而逐渐缩小，冰晶将不断凝华而增大，水分子不断从水滴向冰晶转移，这就是“冰晶效应”E受物态、蒸发面形状、水溶液浓度、温度等因素影响。

凝结增长大小水滴共存(2)蒸发面形状当蒸发面曲率半径<1μm，与水分子半径相近时，蒸发面形状会影响E的大小。

(3)云中水滴大小云中水滴大小不一，曲率不同，若实际水汽压介于大小水滴的E之间时(E大<e<E小)，小水滴因蒸发而缩小，大水滴因凝结而增大。

凝结增长(4)蒸发面浓度当蒸发面浓度的不同，也会影响E的大小。

因为浓度大的液体表面水分子占据的面积小，单位时间内逸出的水分子就少。

饱和水汽压与温度关系曲线饱和水汽压(E)温度(℃)4.饱和差（saturation deficit/deficiency)饱和差（d）：同温度下的饱和水汽压与空气中实际水汽压之差。

气象学与气候学智慧树知到答案章节测试2023年天水师范学院

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第一章测试1.大气中的水分可以发生（）的相变。

A:气态。

B:分子态。

C:固态。

D:液态。

答案:ACD2.干洁空气的成分不包括（）。

A:氮气B:固体杂质C:氧气D:水汽答案:BD3.空气接近饱和或远离饱和的湿度表示方法包括；（）A:饱和差。

B:绝对湿度。

C:露点。

D:相对湿度。

答案:ACD4.关于空气温度的叙述，下列说法正确的是（）。

A:比湿随气温上升而减小；B:水汽压的大小与空气体积变化无关；C:在一定温度下，空气中水汽含量越多，饱和差越小D:露点温度愈高，露点差愈小，空气愈干燥。

答案:B5.当干球温度t=15℃，露点温度T d=-2℃时表示空气（）。

A:空气中水汽远离饱和B:比较干燥C:比较湿润D:空气中水汽接近饱和答案:A6.在大气组成成分中，能强烈吸收太阳紫外线使平流层增温的气体成分是（）。

A:氧气B:氮气C:二氧化碳D:臭氧答案:D7.饱和水汽压随气温的升高而增大。

（）A:错B:对答案:B8.干洁空气中N是合成氨的基本原料，同时可冲淡O2，使空气氧化作用不过于激烈。

（）A:错B:对答案:B9.平流层内气温随高度的升高而降低。

（）A:错B:对答案:A10.相对湿度是不可以由仪器直接测得的，因为湿度的各种表示量在观测以后均需查湿度查算表。

（）A:错B:对答案:A第二章测试1.关于辐射下列说法正确的是（）。

A:物体的吸收率、反射率和透射率之和为1。

B:在一定波长一定温度下，一个物体的吸收率等于20%，在同温度同波长下其放射率为30%。

C:投射至物体上的辐射能够被物体全部吸收。

D:黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。

答案:AD2.太阳辐射在大气中的减弱方式包括大气对太阳辐射的（）。

A:反射B:散射C:透射D:吸收答案:ABD3.关于气层的稳定性，下列说法正确的是（）A:当单位质量空气块，上升一定距离后，若其密度比周围的空气层密度大，说明气层稳定。

B:当单位质量空气块，上升一定距离后，若其密度比周围的空气层密度小，说明气层稳定。

气象学与气候学-大气中的水分-蒸发和凝结

气象学与气候学-大气中的水分-蒸发和凝结


E
E e19.9t / 273t 0
5
饱和水汽压随温度的升高而增大 高温时的饱和水汽压比低温时要大 随着温度的升高，饱和水汽压按指数规律迅速 增大
6
重要推论：
空气温度的变化对蒸发和凝结有重要影响
高温时，饱和水汽压大，空气中所能容纳的水 汽含量增多，因而能使原来已处于饱和状态的 蒸发面会因温度升高而变得不饱和，蒸发重新 出现；
气象学与气候学
大气中的水分-蒸发和凝结
1
一.水相变化
1、水的三态和相变原理 (1)大气中的水分，可以以固态、液态、气
态存在，水分处于哪种形态，取决于其温度。 (2)相变原理 (principle of phase transformation) 水的相态变化，实质上是水分子运动状态
的反映。
2
2.水相变化判据
（一）空气要达到饱和或超饱和状态 （e≥E） 途径：1、增加大气中的水汽含量
2、空气冷却使T<Td，减小E 绝热冷却：空气上升 辐射冷却：夜间地面降温 平流冷却：暖空气流到冷水面上
10
三、大气中水汽的凝结条件
（二）有充足的凝结核 1、来源： 土壤微粒、风化岩石、火山微粒 工业、失火烟尘 海水飞溅时泡沫中的盐粒 流星、陨石燃烧后的微尘 。 2、作用 增大水滴半径，降低E，快速饱和， 增大水滴体积， 下降时不易蒸发掉 。
11
End
12
同样，可以得到冰面上的水相变化判据
4
二.饱和水汽压
（一）饱和水汽压与温度的关系
（1）定义： 在一定的温度条件下，一定体积 的空气所能容纳的水汽分子的数量是有一定 限度的，如果水汽含量恰好达到此限度，就 称为饱和空气，饱和空气中水汽所产生的压 力，就称为饱和水汽压。
气象学 第七章

气象学 第七章


年变化：同气温年变化，最高在7月，最 低在1月。
二、相对湿度的日变化和年变化
日变化：一般与气温日变 化反相，最大值出现在清 晨，最小值出现在14~15 时。 年变化：一般与气温年变 化反相，最小在7月，最 大在1月；但我国大部份 地区的相对湿度最大在7 月，最小在1月，这主要 是因为这些地区是由季风 气候控制的。
由热力学第一定律有 L U v U w E( v v v w ) U v U w R w T dL dU v dU w R w dT dU v c vvdT, dU w c w dT, c pv c vv R w 整理可得 dL (c pv c w )dT 积分上式0 L L 0 (c pv c w )( T T0 ) ( L L ,T0 T ) 将L 0 2.5 10 6 J kg 1 , c pv 1.863 10 3 J kg 1 K 1 , c w 4.19 10 3 J kg 1 K 1 , T0 273 K代入上式可得 L 2.5 10 6 2.327 10 3 t J kg 1 同理可得融解潜热L f 和升华潜热L S L f 3.34 10 5 2.076 10 3 t J kg 1 L S 2.83 10 6 0.251 10 3 t J kg 1
北半球不同纬度水量平衡各分量的平均 值见表 水量平衡方程各分量的大小是变化的， 只要改变下垫面的构造和特征，就能使 水量平衡的各个分量发生变化，如修建 水库、植树造林。
纬度 °N
80-90
S海洋(%)
93.4
T气(K)
249.6
70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
气象学第五章大气中水分

气象学第五章大气中水分

气象学第五章大气中水分
云族
低云
1000M<H<2000M
中云
2000M<H<6000M
高云
H>6000M
学名 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
云属
简写 Cu Cb Sc St Ns As Ac Ci Cs Cc
气象学第五章大气中水分
气象学第五章大气中水分
二、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。
气象学第五章大气中水分
冰 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹 面 含盐度：含盐度 W
气象学第五章大气中水分
二、土壤蒸发
土壤蒸发定义 土壤水分汽化并向大气扩散的过程。
土壤蒸发的两种过程 第一种：蒸发直接发生在土壤表面。 第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土 壤的孔隙达表层溢出土表。
影响因子 土壤因子、气象因子
单位：g／ cm日2·蒸日发量
定义：一天中蒸发掉的水层的厚度。
单位：mm／日; 1g／cm2·日＝1mm／日
道尔顿蒸发公式
W A' • E e P
d＞0 时，W＞0，蒸发过程 d＝0 时，W＝0，动态平衡 d＜0 时，W＜0，凝结过程
气象学第五章大气中水分
影响水面蒸发速率的因子 温度：T E d W 湿度：e d W 气压：P W 风：风速 W 蒸发面性质：W过冷却水＞W
r 夏季
气象学与气候学 第三章(1)

气象学与气候学 第三章(1)


有充足的凝结核：
1、来源：土壤微粒、风化岩石、火山微粒；工 业、失火烟尘；海水飞溅泡沫中的盐粒；流星、陨 石燃烧后的微尘。 2、作用： ①增大水滴的半径，降低饱和水汽压，快速饱和 ②增大水滴的体积，下降中不易蒸发掉 例：无核冰晶：3—5倍的饱和水汽压才能凝结；有 核冰晶：相对湿度小于100%也可以凝结
压 强 8 C K
冰
6
2 A 3 O
4 B’ B 2
1
水汽
-16
-12
-8
-4
0
4℃
二、饱和水汽压
蒸发、凝结、动态平衡状态，实有水汽压e 与对应的饱和水汽压E进行比较。 饱和水汽压和蒸发面的温度、性质（水面、 冰面，溶液面等）、形状（平面、凹面、凸 面）之间，有密切的关系。
1饱和水汽压与温度的关系
第二节 地表面和大气中的凝结物
要求
1、熟练掌握露、霜、雾淞、雨淞、雾、云等的概 念；雾的形成条件、云的形成条件、分类。 2.掌握各类雾的形成、云的特点。
一、地面的水汽凝结物
１．露与霜 ２．雾凇与雨凇
露与霜

露：温度在０以上，水汽凝结为液态， 称为露；（夏季最多） 露的水量很小，但对植物生长却十分有 利，尤其在干旱地区和干热天气情况下， 露常有维持植物生命的功效；


霜：温度在０以下，水汽凝结为固态，称
为霜；（常见于冬季） 无霜期长短对农业有重要意义；一般说来， 纬度愈高，无霜期愈短；纬度相同，海拔愈 高，无霜期愈短．山地阳坡无霜期长于阴坡； 低洼地段无霜期比平坦开阔地段短；
农业上要预防的是霜冻而不是霜，霜和露都是好天气的标志： 露 水见晴天；霜重风晴天
露和霜的形成条件
1水相变化的物理过程
水汽浓度不大，单位时间内跑出水面 的水分子比落回水中的水汽分子多， 系统中的水就有一部分变成了水汽， 这就是蒸发过程，水分子落回水面的 过程叫凝结过程。
大气中的水分

大气中的水分


蒸发的第三阶段
土壤蒸发 1、温度
气象因子 2、湿度 3、风
影响 土壤 蒸发 因子 土壤因子
1、土壤结构(紧密、疏松) 2、地形和方位
3、地下水位的高低 4、土壤颜色的深浅 5、植被覆盖(减弱风速和乱流)
土壤蒸发
松土：截断土壤中的毛细管，使土壤深层水分不能 上升到土壤表面，减少土壤中水分蒸发。 调 节 土 壤 水 分 蒸 发
雨淞(glaze)
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。
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。
比湿（q）、混合比（S）、绝对湿度（a） 在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气的总质量的比值，称为 比湿（specific humidity)
mw q mw md
水汽的质量
空气的质量
混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。 m水汽 S＝———— m干空气
比湿和混合比具有保守性
增大水汽含量：
降低温度：
e
T
e＞E
T＜Td
？途径
1、大气中的水 汽含量必须达 到过饱和状态
达到水汽凝结 的条件 2、足够的凝 结核（或凝华 核）
空气冷却的几种主要方式 流过相对较冷地面时， 通过热量传递自身温度 降到露点温度
晴朗无风或微风夜 晚，地面强烈辐射 辐射 冷却，气层冷却到 冷却 露点温度以下时。
气象学第三章大气中的水分知识点

气象学第三章大气中的水分知识点

第三章大气中的水分1、动态平衡时的水汽称为饱和水汽，当时的水汽压称为饱和水汽压。

2、蒸发潜热是在恒定温度下，使水由液态转为气态所需的热量。

3、饱和水汽压随温度的升高而增大。

4、有时水在0℃以下，甚至是在﹣20℃～﹣30℃以下仍不结冰，处于这种状态的水称为过冷却水。

5、若云中冰晶与过冷却水同时存在，而且当时的实际水汽压结余两者饱和水汽呀之间，就会产生冰水之间的谁其转移现象。

水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因不断凝华而增大。

这就是“冰晶效应”。

6、同一温度下，溶液面的饱和水汽压比纯水面消，而且溶液浓度越高，饱和水汽压越小。

7、“凝结增长”：云雾中的水滴有大有小，大水滴曲率小，小水滴曲率大。

如果实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间，也会产生水汽的蒸发现象。

小水滴因蒸发而逐渐变小，大水滴因凝结而不断增大。

8、影响饱和水汽压的因素：●温度●蒸发面的性质●蒸发面形状9、影响蒸发的因素：●水源●热源●饱和差●风速与湍流扩散10、大气中水汽凝结的条件：●有凝结核或凝华核的存在●大气中水汽要达到饱和或过饱和状态11、凝结核：大气中能促使水汽凝结的微粒。

12、使空气达到过饱和的途径有两种：●暖水面蒸发●空气的冷却：绝热冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却。

13、露、霜概念14、形成露和霜的气象条件是晴朗微风的夜晚。

15、霜冻：是指在农作物的生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的低温。

16、雾凇是形成于树枝上、电线上或其他地物迎风面上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。

雾凇的种类：●晶状雾凇●粒状雾凇17、雾是悬浮于近地面空气中IDE大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1㎞的物理现象。

形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛，有使水汽发生凝结的冷却过程和凝结核的存在。

18、根据雾的形成条件，可将雾分为：●气团雾：冷却雾、蒸发雾、混合雾（冷却雾又分为辐射雾、平流雾、上坡雾）●锋面雾19、辐射雾是由地面辐射冷却使贴地面气层变冷而形成的。

水分活度的表示符号

水分活度的表示符号
水分活度(Water potential)的确切定义和表示符号在不同的学
科和专业中可能有所不同。

以下是一般情况下水力学中的表示符号: 1. 海平面上的水分活度:在国际单位制(SI)中,水分活度通常表
示为水分子的电离常数,其符号为 Ksp。

例如,海水的 Ksp 值约为
1.22。

2. 陆地上的水分活度:在地球科学领域中,水分活度通常用于描
述陆地上水分子的分布和水分子的流动性。

通常用微咸度(μSv)或微干旱度(μg/g)来表示。

其中,μSv 表示单位体积(1 cm3)的海水中含有多少水分子的咸度,而μg/g 表示单位重量(1 g)的陆地某一物体
表面含有多少水分子的干旱程度。

3. 大气中的水分活度:在气象学中,水分活度是指大气中的水汽
含量。

通常用水汽饱和点的温度(°C)和水汽凝结核的数量(个/m3)
来表示。

4. 实验室中的水分活度:在实验室中,水分活度通常是指某种样
品中水分子的电离程度。

不同的样品和实验条件会影响水分活度的值。

气象学的基本概念与应用

气象学的基本概念与应用气象学是研究大气现象及其变化规律的科学。

它涉及天气现象、气象要素、气象变量以及大气运动等方面的研究。

气象学对于社会的发展和人们的生活都起着至关重要的作用。

本文将介绍气象学的基本概念以及其在各领域的应用。

一、气候与天气气候是指长期以来某地区的天气统计学特征，包括温度、湿度、降水量等因素的平均状态。

气候拥有季节性和地域性的特点，是指导农业生产、城市规划、旅游业发展等的重要依据。

天气则是短时间内某地的大气现象状态，如晴天、阴天、多云、雨雪等。

天气的变化常常影响人们的出行、衣着及户外活动等方面的决策。

二、气象现象与要素1. 气压：指大气对于单位面积的压力，反映了大气的密度和重力的作用。

气压的高低和变化对天气的转变起着重要影响。

2. 温度：是描述空气分子热运动强弱的物理量。

温度的变化不仅影响天气的发展，也对农业、工业和能源的分配与利用产生重要影响。

3. 湿度：是空气中含水蒸汽的含量。

湿度的高低决定了空气中的水汽与凝结成云、降水的可能性。

4. 风：是大气中空气运动的表现。

风的方向、强度和变化对天气的发生和演变有重要的影响。

5. 降水：指大气中的水分落至地面的形式，包括雨、雪、冰雹等。

降水对农业、生态系统和水资源管理等方面具有重大意义。

三、气象学的应用领域1. 农业气象学：通过气象资料的收集与分析，预测农作物的生长发育情况，为农民提供科学种植决策的依据，从而提高农业产量和质量。

2. 水资源管理：气象学在水文循环的研究中起着重要作用。

通过分析降水量和蒸散发等气象要素，预测洪水、干旱等水文灾害，提供科学的水资源管理方案。

3. 气象灾害预警：基于气象学理论，研究气象灾害的发生规律和变化趋势，建立灾害预警系统，提前预测、预防和减轻自然灾害给人民生命财产带来的损失。

4. 能源与环境：气象学在能源生产与利用中发挥关键作用。

太阳能、风能等可再生能源的开发利用，都需要准确的气象数据和与之相关的气候研究。

不同温度下空气中水分的饱和含量

不同温度下空气中水分的饱和含量空气中的水分饱和含量受到温度的影响。

随着温度的升高，空气中的水分饱和含量会增加，而温度的降低则会导致饱和含量的下降。

这是因为不同温度下，空气所能容纳的水蒸气量是不同的。

首先需要了解一下什么是水分饱和含量。

水分饱和含量指的是空气中所含水蒸气分子的最大量，当空气中所含的水分达到这个最大量时，空气就称为饱和状态。

当空气中所含的水分超过这个最大量时，就会发生水汽凝结、形成水滴或水汽凝华。

在不同温度下，空气中的水分饱和含量是不同的。

理论上说，温度越高，空气中的水分饱和含量就越大；温度越低，空气中的水分饱和含量就越小。

这是因为温度的升高导致气体分子的运动加快，使得空气中的空隙增大，水蒸气分子更容易进入空气中。

反之，温度的降低会使气体分子的运动减慢，空气中的空隙减小，水蒸气分子更难进入空气中。

具体来说，我们可以以摄氏度为单位，来分析不同温度下的空气中水分饱和含量。

以下是一些常见的温度值和对应的饱和含量：1.零摄氏度（冰点）：在零摄氏度下，水分饱和含量相对较低。

根据气象学的研究，零摄氏度下空气中的水分饱和含量为约4.85克/立方米。

这也意味着空气中的水分达到4.85克/立方米时，就会形成霜或雪等降水形式。

2. 25摄氏度（室温）：在25摄氏度的室温下，空气中的水分饱和含量相对较高。

根据气象学的研究，25摄氏度下空气中的水分饱和含量为约23.81克/立方米。

也就是说，当空气中的水分达到23.81克/立方米时，空气就会变得饱和。

3. 100摄氏度（沸点）：在100摄氏度的沸点下，空气中的水分饱和含量非常高。

根据气象学的研究，100摄氏度下空气中的水分饱和含量为约597.58克/立方米。

这也意味着在沸腾状态下，空气中所能容纳的水分非常大。

需要注意的是，这些数值只是理论值，在实际的气象观测中可能存在一些误差。

还有一个要考虑的因素是空气中的压强。

压强的增加可以提高空气中的水分饱和含量，压强的减小则会降低饱和含量。

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结构。
三、农田蒸散 （一）植物蒸腾
蒸腾既是物理过程，又是生理过程，所 以植物的蒸腾除和气象条件有关外，还和植 植物蒸腾：物体通 物本身所处的状态有关。 过其体表（主要是叶 研究蒸腾时除考虑气象条件与叶片的本身 面的气孔）将体内的 特性外，还应考虑土壤水分的供应和在植物 水分以气态形式蒸发 体内的输送情况，以及叶量、叶片结构及植 物年龄等。 到体外的过程，称为 植物蒸腾。
（二）相对湿度的时间变化
相对湿度的年变化位 相对湿度的变化与气 相，一般与气温年变化相 温及大气中的水汽含量有 反，温暖季节f小，寒冷季 关。在大陆内部，其日变 节f大。在季风盛行地区， 化与气温日变化相反，最 由于夏季多有来自海洋的 大值出现在日出前气温最 潮湿空气，冬季有来自大 低的时候，最小值出现在 陆的干燥空气，因此f年变 气温最高的14—15时，见 化与上述情况相反，最大 图5-3（P.70）。这主要是 值出现夏半年的雨季或雨 取决于温度对E的影响。海 季之前，最小值出现在冬 滨地区f的日变化表现日高 季。 夜低，与气温日变化一致。
二、空气湿度的时间变化 （一）水汽压（绝对湿度）的时间变化
日变化
年变化
单峰型 双峰型
单峰型的日变化与气温 双峰型有两个极小值 水汽压的年变化 日变化相似。一天中水汽压 和两个极大值（见图5-2， 与温度年变化相似。在 最大值出现在气温最高 、蒸 P.69），极小值出现在日出 陆地上，最大值出现在 发最强 的时候 （14—15时）， 之前气温最低的时候和15— 7月，最小值出现在1月， 最低值出现在气温最低 、蒸 16时；极大值出现在8—9时 发最弱的时候（日出之前）， 海洋上，最大值在8月， 和20—21时。 见图5—2（P.69）。 最小值在2月。
分类
低云
按云底高度 中云
高云
积状云 暖而有浮力的空气在条件性不稳定的环境中局 地上升而形成的云称积状云（或对流云）。其云的特 点是垂直发展强盛，云块呈孤立分散状，底部平坦， 顶部凸起。
淡积云
• 雾对作物的影响 雾遮蔽太阳辐射，减小日照
时数，削弱到达植物体表面的太阳直接辐射， 抑制白天的温度增高；雾增大空气湿度，减小 蒸散，限制根系吸收作用；雾沾在植物表面， 妨碍植物授粉结实，给病原菌孢子提供必要的 水分，为病害的发生发展创造条件，特别是在 辐射雾消散之后，天气晴朗，太阳辐射强，在 高温高湿条件下更有利于病菌繁殖；沿海地区， 海雾还可使植物遭受盐害。寒冷季节，雾可减 弱夜间地面有效辐射，减轻或免除低温危害； 雾对茶、麻生长有利，对麻类可延长营养生长 期，提高产量。
（三）自由大气中的凝结物
云
水 汽凝结 物悬浮 在自由大气中即形成 云。云可由微小水滴 、 过冷却水滴、冰晶单 独或混合组成。
按空气运动形式
积状云 层状云 波状云
积云（Cu） 积雨云（Cb） 层积云（Sc） 层云（St） 雨层云（Ns） 高层云（As） 高积云（Ac） 卷云（Ci） 卷层云（Cs）着 于树枝、电线和 物体的迎风面上 的一种白色疏松 的凝结物。通常， 雾淞是雾滴附着 并冻结而形成， 常见于寒冷有雾 的天气里。
雨淞
雨淞是地 面、电杆、电线、 树枝上形成的光 滑而透明的冰层， 是由过冷却雨滴 降落到低于0℃ 的物体表面冻结 而成。一般迎风 面形成较多。
第一节 空气湿度
饱和差：同温下的饱和 水汽压：空气中由水汽所产 一、空气湿度参量 露点温度：在空气中水汽 相对湿度：空气中的实际 比湿：在一团湿空气中， 水汽压和实际水汽压之差， 生的分压强称为水汽压。单位： 含量不变和气压一定条件下， •水汽压（e） 水汽压与同温下饱和水汽压的 水汽的质量与该团空气的 称饱和差。其表达式为： 帕斯卡（Pa）或百帕（hPa）。 比值，用百分数来表示，称为 总质量（水汽质量加上干 •相对湿度（f） 通过降低温度而使空气达到饱 d绝对湿度：单位容 在一定温度下，一定体积 = E－e （5—6） 和时的温度称露点温度，简称 相对湿度。其表达式为： 空气的质量）的比值，称 空气中能容纳的水汽分子数量 d的大小直接反映了空气离饱 空气湿度：表示 积空气中所含有的水汽 •比湿（q） 露点。单位：℃ f = e / E× 100% (5-2) 为比湿（q）。单位：g/g 有一定限度的。如果水汽含量 和的程度。d值愈大，空气离 空气潮湿程度或 质量，称为绝对湿度。 从形式看，Td 是表示冷热 •饱和差（d） 或 g/kg。 恰好达到该温度条件下的最大 饱和程度愈远，表示空气愈 式中：e为空气中的实际水汽压，E 程度的物理量，但实质上是表 它 实 大气中水汽含量 度 际是水汽密 混合比：包含在 为同温度下的饱和水汽压。 湿 限度，这时的空气称为饱和空 干燥；d值愈小，则空气愈接 比 湿 表 示 每 1g 或 1kg •露点温度（Td） 示湿度状况的一个特征量。T 多少的物理量。 （ρa当e = E时，f = 100%，表 ）。单位：g/cm3或 d 同一体积中的水汽质 气，此时的水汽压为饱和水汽 近饱和，表示空气愈潮湿，d 空气中含有多少g的水汽。 的高低与空气中水汽含量多少 •绝对湿度（a） 量与该空气团的干空 g/m3 压（E）。饱和水汽压大小主要 =因此，比湿也就是单位质 0时，空气达饱和状态，如 示空气中水汽达饱和；e<E时， 有关。空气中水汽含量多，Td 由温度和蒸发的性质状况决定。 果e不变，当T降低时，E随 量湿空气中所含有的水汽 f<100% ， 表 示 空 气 不 饱 气质量的比值称为混 和 ； 绝对湿度不能直接 •混合比（S） 就高；水汽含量少，Td 就低。 饱和水汽压是随着温度的升高 之降低，d亦降低，减至E 质量（g）。 e>E时，f>100%，表示空气过 合 比 。 单 位 g/g 或 = 测量，但可通过气温、 所以，Td 高低能直接反映空气 而呈现指数律增大的。 e时，d =0 ，空气达饱和。 饱和。 g/kg 水汽压间接求算而得。 中水汽含量的多少。
二、凝结物 （一）地面凝结物
露与霜
•• 形成：当地面或地物表面经辐射冷却，使贴地气 露对农业生产的意义：在一些雨水稀少的干 层温度下降到露点温度以下时，如果露点在0℃以上， 旱地区或干热天气条件下，露起着一种维护 水汽凝结成水滴，即为露；露点在0℃以下，水汽凝 植物生命，缓解旱情的作用；但露也会助长 华成疏松结构的白色冰晶，即为霜。 植物病原菌的发生发展，重露可使秸秆和穗 • 影响因素：露和霜常形成于辐射冷却强烈的条件下， 粒湿度增大，影响收割和脱粒。 因此，晴朗无风（或微风）的夜晚或早晨最有利于 • 霜和霜冻的区别：霜冻是一种低温引起的 露、霜的形成。故有“露重见晴天”或“霜重见晴 天”之说。凡辐射能力强或热容量小、导热率小的 灾害，而霜是一种天气现象。出现霜冻时可 物体表面均有利于露或霜的形成，如深色物体、岩 以有霜，也可以没有霜。由于水汽结霜能释 石、疏松土壤表面等。植物枝叶表面颜色较深，辐 放潜热，霜的形成可轻微缓解霜冻。
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• 日变化 • 年变化
第二节 蒸发和蒸散
一、水面蒸发
• 蒸发速率：指单位时间从单位面积上蒸发出来的水 量。单位：g/(cm2· d) • 日蒸发量：一日内因蒸发而损失的水层厚度表示。 单位：mm/d • 道尔顿水面蒸发公式： W = A′（ E－e）/ P （5—8）
式中： W表示水面蒸发速率；，A′为与风速有关的比例系
数，E－e 为饱和差， P为气压。
在自然条件下，水面蒸发要比上述情况复杂得 多，必须对外界因子全部影响予以考虑，如对流、 乱流、蒸发面上空气的干湿程度等。
二、土壤蒸发
一种是水分在土壤中某层次进行蒸发 防止土壤水分蒸发，保持土壤有效水分 在土壤 土壤中的水变为水汽逸出土壤表面， 变干以前可以耙松表土，以切断毛细管，使土壤水分 之后，水汽通过土壤的孔隙达表层逸出 是通过两种不同过程来完成的。 的蒸发由第一种过程变为第二种过程，以保持下层的 土表。 一种是蒸发直接发生在土壤表面。 土壤水分。但表土耙松后，孔隙增大，又利于第二过 土壤蒸发： 这种情况发生在土壤表层变干、下层 程的蒸发进行，因此，为了进一步保持土壤水分，在 这种情况发生在土壤潮湿、土层中充满水 指土壤水分汽化并 土壤水分输送不到土表或毛管水上升速 表土耙松后，再进行镇压，将松土压紧。这样既切断 分或者下层土壤通过毛管向土表输送水分的 向大气扩散的过程。 度小于蒸发速度时。这时的蒸发的速度 了毛细管，又减少了表层的孔隙度。在农业上究竟采 速度等于蒸发速度的时候。这时土壤蒸发和 用何种手段保持土壤水分，主要看土壤湿润情况。 比同样条件下水面的蒸发速度小，且气 同样条件下水面的蒸发速度几乎相同，主要 影响土壤湿度的因子 凡是影响土壤湿度的各种因子 象因子对蒸发的影响也开始减小。此时， 受气象条件的影响。 都能影响土壤水分蒸发，如地形、方位、颜色、土质、 蒸发速度主要决定于土壤含水量和土壤 植被覆盖等。
第三节 凝结和凝结物
一、凝结条件 空气的饱和或过饱和 凝结核
根据道尔顿蒸发公式，凝结的必要条件是实际 空气中水汽凝结或凝华时，除了应具备e≥E的 必要条件外，还须有凝结核存在。凝结核是指在水 水汽压（e）大于饱和水汽压（E）。途径：一是在 汽凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气态 一定温度下增加空气中的水汽含量，使水汽压增大； 的气溶胶质粒。 二是在空气中水汽含量不变的情况下，通过空气冷 空气中的水汽凝结核可分成两类：一类是吸湿 却，使饱和水汽压减小。大气中常见的降温过程有： 性凝结核，如盐粒、二氧化硫和烟粒等；另一类是 辐射冷却、接触冷却、混合冷却、绝热冷却。 非吸湿性凝结核，如尘埃、岩石微粒、花粉等。
（二）近地层大气中的凝结物
雾
• 形成：当近地气层的温度下降到露点温
度以下，空气中的水汽凝结成小水滴或 凝华成冰晶，弥漫在空气中，使水平能 见度＜1km的现象即为雾。如水平能见 度＞1km，＜10 km，则称为轻雾或霭。
• 分类：
辐射雾
平流雾
平流辐射雾
夜间，由于地面辐 暖湿空气流经冷的 射冷却，使近地气层温 下垫面而逐渐冷却，气 在夜间，平 度降低到Td 以下而形成 温降到Td以下而形成的 流雾常由于伴随 的雾称之。辐射雾多形 雾，称之。形成平流雾 辐射冷却而加强， 成在晴朗而微风的夜间 的有利条件是：空气与 这种由于平流和 或清晨，日出以后渐渐 下垫面之间温差大，空 辐射同时作用而 消散。所谓“雾兆晴 气湿度大，且有适宜的 形成的雾，称平 天”，即辐射雾。秋冬 风流辐射雾或混合。大 速（ 2—7m/s） 季节，潮湿或地势低凹 气层结愈稳定，则愈易 雾。 的地方易形成辐射雾。 形成平流雾。