大气水分及其相变

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。

第四章气候第一节大气的一般特性一、概述（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、雨、雪等）的综合，是大气中的短期过程。

成各种风、雨、云、雾、雪、霜、冰灯千变万化的物理现象，叫气象。

大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一段时间内大量天气过程的综合，它既包括多年天气平均状况，又包含个别年份的极端天气状况。

气候是一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期天气过程，其变化周期长。

二、大气的组成和结构1、大气的组成低层大气由多种气体及悬浮在其中的液态固态杂质组成，主要包括干洁空气、水汽、杂质等①干洁空气：大气中不含水汽的和杂质的整个混合气体，称干洁空气，其主要成分是氮、氧、氩，此外还有少量的二氧化碳、臭氧和氢、氖、氦氪、氙灯稀有气体。

②水汽：水汽与干洁空气混合在一起，成为实际的大气主要成分之一，只要聚集在大气的低层，向高层迅速减少，来自于江河湖海及潮湿地面的水分蒸发和植物蒸腾。

③杂质：大气中悬浮着这种固体杂质和液体微粒（小水滴或小冰晶）称气体溶胶粒子④大气污染：由于人类活动的影响，是局部甚至全球范围内大气成分发生了对生物体有害的变化，称大气污染。

主要污染物有粉尘、烟尘、SO2,NO2，CO,CO2，H2S,HC等，其污染员主要是工业废气、汽车尾气、家庭炉灶和人们在生活中排放的各种废气，以及农药、化肥使用等。

2、大气的结构1）对流层：大气圈的最底层，自地面到8~18km，厚度最薄并随唯独、季节而变化，对流层质量最大，水汽最多，是天气变化最主要和最复杂的一层，对人类活动和地球生物的影响最大，与自然地理环境关系最密切。

对流层的基本特征：①气温随高度的增加而降低：由于对流层主要从地面得到热量，因此愈接近地面空气受热愈多，气温就愈高，离地面愈远，气温就愈低。

在不同地区，不同季节，不同高度，气温随高度的降低值是不同的，平均每上升100米，气温下降约0.65°C。

②具有强烈的垂直对流运动：由于地面的加热不均的影响，产生对流运动，对流运动的强度主要随纬度、季节的变化而不同，一般低纬较强，高纬较弱，夏季较强，冬季较弱。

第三章大气中的水分地球上的水分就是通过蒸发、凝结和降水等过程循环不已。

在自然界中，常有一种或数种处于不同物态的物质所组成的系统。

在几个或几组彼此性质不同的均匀部分所组成的系统中，每一个均匀部分叫做系统的一个相。

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。

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E。

水相变化的判据：e与E的大小的比较，若水汽压大于饱和水汽压，则过饱和。

O的横坐标为0℃水只存在于0℃以上的区域，冰只存在于0℃以下的区域，水汽虽然可存在于0℃以上及以下，但其压强却被压制在一定范围内。

图中，OA、OB分别表示水与水汽、冰与水汽两相共存的情况。

OA又称蒸发线，表示水与水汽处于动态平衡时水面上饱和水汽压与温度的关系线上K点所对应的温度和水汽压是水汽的临界温度和临界压力，高于临界温度时就只有水汽存在了，因此蒸发线在K点中断。

OB为升华线，表示水汽与冰平衡时冰面上饱和水汽压和温度的关系。

OC是融解线，表示冰与水达到平衡时，压力与温度的关系。

可以看出COK区域为水。

凝结时，由于水汽分子变为液态水，分子间的位能减小，因而有热能释放出来。

这种凝结时释放出来的热量叫做凝结潜热。

它与同温下的蒸发潜热数量上相等。

蒸发潜热（L）是指在恒定温度下，使某物质由液相转变为气相所需要的热量。

L与温度之间有关系：L =（2500－2.4t）×103（J/kg）当t=0℃时，L=2.5×106 J/kg 当温度变化不大时，L变化很小，故取L=2.5×106J/kg同理，冰升华为水汽有两个过程，冰变为水，水变为水汽，故升华潜热Ls为融解潜热（3.34×105 J/kg）和蒸发潜热的和，故Ls=2.8×106 J/kg饱和水汽压与蒸发面的温度、性质（水面、冰面，溶液面）、形状（凸面、凹面、平面）之间有密切的关系。

大气层含水量对天气变化的影响分析天气变化是我们生活中经常遇到的事情，它给我们的衣食住行带来了很多挑战。

而大气层含水量作为天气变化的重要因素之一，对天气变化有着深远的影响。

本文将从大气层含水量的影响机制、天气变化与大气层含水量的关系以及对生态环境的影响三个方面进行分析。

首先，我们来了解一下大气层含水量的影响机制。

大气层含水量主要通过水汽的蒸发和降水的过程来调节。

当气温升高时，水面上的水分会蒸发成水汽，使大气层含水量增加；而当温度下降时，水汽会凝结成云、雨水等形式，从而降低大气层含水量。

此外，风的影响也十分重要。

风的吹动会带走大气层中的水汽，使大气层含水量减少。

因此，大气层含水量的变化与气温、降水以及风速有着密切的关系。

接下来，我们看看天气变化与大气层含水量的关系。

天气的变化有时会伴随着大气层含水量的变化。

例如，当大气层含水量较高时，气温升高，天空阴云密布，通常会出现降水现象；而当大气层含水量较低时，气温较低，天空晴朗无云，降水几率较小。

此外，大气层含水量的变化还会影响到气温的变化。

较高的大气层含水量会导致大气层的温度增加，从而使地面温度上升；而较低的大气层含水量则会导致温度下降。

因此，天气变化与大气层含水量密切相关，大气层含水量的变化会直接影响到天气的变化。

此外，大气层含水量的变化对生态环境也有一定的影响。

大气层含水量的增加会导致降水增加，进而改变地表水资源分布格局和土壤湿度。

这对作物生长和生态环境有着重要影响。

例如，在降水增加的地区，农作物的生长条件会改善，但同时也容易导致水浸灾害的发生。

而大气层含水量的减少则会使地表水资源减少，导致区域干旱等问题。

在干旱的地区，植被容易受到影响，生态环境逐渐退化。

因此，大气层含水量的变化会对生态系统的稳定性产生一定影响。

综上所述，大气层含水量作为天气变化的重要因素之一，对天气变化以及生态环境都有着重要的影响。

了解大气层含水量的影响机制、掌握天气变化与大气层含水量的关系，有助于我们更好地理解和预测天气变化，同时也有助于我们更好地保护和管理生态环境。