《氣象學(xué)大氣水分》課件

氣象學(xué)大氣水分大氣水分的主要形態(tài)氣態(tài)水分以水蒸氣的形式存在于大氣中。液態(tài)水分包括云、雨、霧、露、霜等。固態(tài)水分包括雪、冰雹、霜凍等。氣體態(tài)水分水蒸氣水蒸氣是指水在氣體狀態(tài)下的存在形式，無(wú)色無(wú)味，是空氣中的主要成分之一。水汽水汽是指空氣中水蒸氣的含量，是衡量空氣濕度的一個(gè)重要指標(biāo)。液態(tài)水分水滴水滴是液體水在重力作用下形成的球狀液滴。河流河流是地表水流經(jīng)地表形成的自然水體。湖泊湖泊是陸地上的洼地積水形成的天然水體。海洋海洋是地球表面大部分的咸水水體。固態(tài)水分冰晶以固態(tài)形式存在的水分，通常以冰晶的形式出現(xiàn)。雪降落到地面的冰晶，主要由六角形的冰晶組成。霜當(dāng)空氣中的水汽直接凝華在物體表面形成的冰晶。冰雹在強(qiáng)對(duì)流天氣中，冰晶在云中不斷凝結(jié)，最終形成冰雹。大氣水分的來(lái)源和分布地球上的水主要存在于海洋、河流、湖泊和冰川等地。大氣中的水分主要是來(lái)自地球表面的蒸發(fā)，并通過(guò)氣流的運(yùn)動(dòng)而分布到全球各地。蒸發(fā)過(guò)程液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水當(dāng)液態(tài)水獲得足夠的能量時(shí)，水分子會(huì)克服相互之間的吸引力，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。能量來(lái)源太陽(yáng)輻射是蒸發(fā)的主要能量來(lái)源，另外，風(fēng)能和熱傳導(dǎo)也能促進(jìn)蒸發(fā)。影響因素溫度、濕度、風(fēng)速和氣壓等因素都會(huì)影響蒸發(fā)速率。水的運(yùn)輸和降落1大氣環(huán)流水蒸氣隨氣流運(yùn)動(dòng)，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸。2凝結(jié)水蒸氣遇到冷空氣凝結(jié)成云。3降水云層中的水滴或冰晶增大，最終降落到地面。降水的類型雨液態(tài)降水，水滴大小不一，降落時(shí)形成水幕。雪固態(tài)降水，由冰晶組成，降落時(shí)形成雪片。冰雹固態(tài)降水，由冰球組成，降落時(shí)形成冰雹。霧接近地面的水汽凝結(jié)現(xiàn)象，形成霧。水汽的飽和和不飽和飽和空氣中水汽含量達(dá)到最大值，無(wú)法容納更多水汽的狀態(tài)。不飽和空氣中水汽含量低于最大值，仍可容納更多水汽的狀態(tài)。相對(duì)濕度的定義空氣中水汽含量空氣中實(shí)際含有的水汽量。飽和水汽量在相同溫度下，空氣所能容納的最大水汽量。相對(duì)濕度空氣中實(shí)際水汽量與飽和水汽量的百分比。相對(duì)濕度的測(cè)量1干濕球濕度計(jì)通過(guò)測(cè)量干球溫度和濕球溫度的差值來(lái)計(jì)算相對(duì)濕度。2毛發(fā)濕度計(jì)利用毛發(fā)對(duì)濕度的敏感性來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度，毛發(fā)會(huì)隨著濕度的變化而伸縮。3電子濕度計(jì)使用傳感器來(lái)測(cè)量空氣中的濕度，并通過(guò)數(shù)字顯示相對(duì)濕度。影響相對(duì)濕度的因素溫度溫度越高，空氣中所能容納的水汽越多，相對(duì)濕度越低。水汽含量空氣中水汽含量越高，相對(duì)濕度越高。氣壓氣壓越低，空氣膨脹，溫度下降，相對(duì)濕度升高。露點(diǎn)溫度定義露點(diǎn)溫度是指空氣中水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度，也就是空氣冷卻到一定程度時(shí)，空氣中的水汽開始凝結(jié)成液態(tài)水或冰晶時(shí)的溫度。影響因素露點(diǎn)溫度受空氣中水汽含量的影響，空氣中水汽含量越高，露點(diǎn)溫度就越高。露點(diǎn)溫度的測(cè)量1露點(diǎn)溫度計(jì)露點(diǎn)溫度計(jì)是一種用于測(cè)量露點(diǎn)溫度的儀器，它利用冷凝原理工作。2電子露點(diǎn)計(jì)電子露點(diǎn)計(jì)使用傳感器測(cè)量空氣中的濕度，然后計(jì)算出露點(diǎn)溫度。3心理計(jì)心理計(jì)由兩個(gè)溫度計(jì)組成，一個(gè)干球溫度計(jì)和一個(gè)濕球溫度計(jì)，通過(guò)測(cè)量它們的溫差來(lái)計(jì)算露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度與相對(duì)濕度的關(guān)系1露點(diǎn)溫度空氣冷卻至飽和時(shí)的溫度，表示空氣中水汽含量。2相對(duì)濕度空氣中實(shí)際水汽含量與飽和水汽含量之比，反映空氣中水汽接近飽和的程度。3關(guān)系露點(diǎn)溫度越高，相對(duì)濕度越高；露點(diǎn)溫度越低，相對(duì)濕度越低。露點(diǎn)溫度在氣象中的應(yīng)用天氣預(yù)報(bào)露點(diǎn)溫度可以幫助氣象學(xué)家預(yù)測(cè)降水概率，并了解空氣中的水分含量。濕度測(cè)量露點(diǎn)溫度是測(cè)量空氣濕度的關(guān)鍵指標(biāo)，可以更準(zhǔn)確地反映空氣中水蒸氣的含量。舒適度評(píng)估露點(diǎn)溫度可以幫助評(píng)估人體舒適度，高露點(diǎn)溫度意味著空氣悶熱，體感溫度較高。大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度是指大氣層抵抗垂直運(yùn)動(dòng)的能力。穩(wěn)定大氣空氣塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，周圍氣溫比空氣塊溫度高，空氣塊受到阻力，不易上升，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。不穩(wěn)定大氣空氣塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，周圍氣溫比空氣塊溫度低，空氣塊受到浮力，容易上升，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。傾斜溫度曲線傾斜溫度曲線是將不同高度上的氣溫?cái)?shù)據(jù)繪制在同一張圖上，形成的曲線。它可以用來(lái)表示大氣溫度的垂直分布，以及氣溫隨高度的變化趨勢(shì)。通過(guò)分析傾斜溫度曲線，可以判斷大氣的穩(wěn)定度，進(jìn)而預(yù)測(cè)天氣變化。例如，如果溫度隨高度增加而下降，則表明大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易出現(xiàn)對(duì)流天氣，如雷雨、陣雨等。反之，如果溫度隨高度增加而上升，則表明大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，不容易出現(xiàn)對(duì)流天氣。對(duì)流和平流對(duì)流空氣因熱力作用上升，冷空氣下降形成的循環(huán)過(guò)程，主要出現(xiàn)在垂直方向。平流空氣水平方向移動(dòng)，冷空氣或暖空氣水平移動(dòng)導(dǎo)致溫度變化，主要出現(xiàn)在水平方向。穩(wěn)定度類型及其判斷穩(wěn)定大氣空氣密度較大，難以上升，不易形成對(duì)流云，天氣狀況通常晴朗或多云。不穩(wěn)定大氣空氣密度較小，容易上升，易形成對(duì)流云，天氣狀況通常多云或有雷雨。中性大氣空氣密度適中，氣團(tuán)處于平衡狀態(tài)，天氣狀況通常以晴朗或多云為主。云的形成和分類水汽凝結(jié)空氣中水汽遇冷，達(dá)到飽和狀態(tài)后，就會(huì)凝結(jié)成微小的水滴或冰晶，這些小液滴或冰晶聚集在一起，就形成了云。云的分類云的分類主要根據(jù)云的高度、形狀和組成進(jìn)行劃分。云的成因分類對(duì)流云熱空氣上升凝結(jié)形成的云，如積云、積雨云。地形云空氣被迫抬升越過(guò)山脈等地形形成的云，如山地云、地形雨。鋒面云冷暖氣團(tuán)交匯形成的云，如層狀云、雨層云。云的外觀分類積云棉花狀，邊緣清晰，底部平坦，頂部凸起。層云灰白色，形狀不規(guī)則，覆蓋天空大片區(qū)域。卷云纖細(xì)的羽毛狀，像絲綢或頭發(fā)般。雨層云灰色或暗灰色，厚厚的云層，可以覆蓋整個(gè)天空。云的高度分類1高云高度超過(guò)6千米，主要由冰晶組成。2中云高度在2-6千米之間，主要由水滴組成。3低云高度低于2千米，主要由水滴組成。降水的形成過(guò)程1凝結(jié)核水汽凝結(jié)需要凝結(jié)核2云滴和冰晶水汽凝結(jié)成云滴和冰晶3降水云滴和冰晶碰撞合并形成降水凝結(jié)成核1水汽凝結(jié)空氣中水汽遇冷凝結(jié)成微小水滴2凝結(jié)核水汽凝結(jié)需要依附微粒，這些微粒被稱為凝結(jié)核3云的形成大量水滴或冰晶聚集在一起，形成云雨滴和雪花的形成凝結(jié)增長(zhǎng)水汽凝結(jié)在云滴周圍，使云滴逐漸增大。碰撞并合云滴互相碰撞，合并成更大的水滴，最終形成雨滴。冰晶增長(zhǎng)在高空，水汽凝結(jié)成冰晶，冰晶通過(guò)吸附水汽和碰撞并合，逐漸增大。雪花形成當(dāng)冰晶增大到一定程度，就會(huì)形成雪花。雪花形態(tài)多樣，取決于溫度和濕度。霧和雨雪的形成1霧空氣中的水汽凝結(jié)成小水滴2雨云層中的水滴增大，降落到地面3雪云層中的水汽凝結(jié)成冰晶，降落到地面大氣水分觀測(cè)方法氣象觀測(cè)站采用各種儀器和方法來(lái)測(cè)量大氣水分參數(shù)，例如濕度、露點(diǎn)溫度和降水量。溫度和濕度觀測(cè)使用濕度計(jì)和溫度計(jì)測(cè)量溫度和濕度。云量和云高觀測(cè)使用云量?jī)x和云高儀觀測(cè)云量和云高。降水觀測(cè)使用雨量計(jì)測(cè)量降水量，并進(jìn)行分類記錄。溫度和濕度觀測(cè)溫度觀測(cè)氣溫是影響天氣變化的重要因素，它會(huì)直接影響到我們對(duì)氣候的感受。濕度觀測(cè)濕度是指空氣中水蒸氣的含量，濕度會(huì)影響云的形成，從而影響降水的發(fā)生。溫度和濕度的關(guān)系溫度和濕度密切相關(guān)，溫度越高，空氣中能夠容納的水蒸氣就越多。云量和云高觀測(cè)1目視觀測(cè)利用肉眼觀察云量，并根據(jù)云層的覆蓋程度劃分為八個(gè)等級(jí)。2儀器觀測(cè)利用云高儀測(cè)量云層的高度，通常使用激光或聲波等技術(shù)。3衛(wèi)星觀測(cè)借助衛(wèi)星云圖觀測(cè)云量和云高，可以覆蓋更大范圍。降水觀測(cè)1雨量計(jì)用于測(cè)量降水量2雪深計(jì)用于測(cè)量積雪深度3自動(dòng)雨量站自動(dòng)記錄降水量和降水類型大氣水分?jǐn)?shù)據(jù)在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用云量和云高云的分布和類型是決定降水的重要因素。濕度和露點(diǎn)溫度濕度和露點(diǎn)溫度是預(yù)測(cè)降水概率和強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)。大氣層水分?jǐn)?shù)據(jù)氣象氣球測(cè)量垂直方向上的水分分布，為天氣預(yù)報(bào)提供更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。水汽通量和潛熱通量水汽通量水汽通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的水汽質(zhì)量。它是描述大氣中水汽運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)，對(duì)理解天氣變化和氣候變化至關(guān)重要。潛熱通量潛熱通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的潛熱傳輸量。潛熱是指物質(zhì)在相變過(guò)程中吸收或釋放的熱量，例如水汽凝結(jié)釋放潛熱，蒸發(fā)吸收潛熱。天氣圖分析天氣圖是利用氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制的圖形，展示了特定時(shí)間和地點(diǎn)的氣象狀況。它可以幫助我們了解