《大气湿度与凝结》ppt课件

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1、大气科学导论大气湿度与凝结——云雾物理学基础大气湿度大气中的水绝对湿度比湿和混合比水汽压相对湿度与露点相对湿度与人湿度的测量凝结，雾露(dew)和霜(frost)的形成凝结核(condensationnucleus)霾(haze)雾(fog)卫星监测大气——大气遥感阅读MeteorologyToday(Chapter5,6)水水有很高的沸点(100°Cat1000mb)。一般沸点随着分子量增加而增加。有意思的是，化学上比较接近的物质，沸点却差别较大：100to-150°C.SubstanceFormulaMol.Wt.BoilPt.(C)Wa

2、terH2O18100MethaneCH416-164AmmoniaNH317-75IodineChlorideICl16297估计液态分子引力强弱的参数水分子105°d+d+2d-水是强极性分子偶极子强的氢键从水气分子的结构看，它的二个氢原子与氧原子成105度角，它们可以振动和转动。但从电结构上看，它的正负电荷中心并不重合，在没有外电场的情况下，它也有偶极矩。大气中的水天气和气候中最重要的成分，它影响：o湿度:-辐射平衡(长波&短波辐射)-人的舒适度o云:-辐射平衡长波&短波-能量平衡(潜热!)-降水大气中的水水汽是大气中唯一一种在大气自然条

3、件下有三相变化的气体。由于它在相态变化时涉及到极大的能量交换，它对许多大气过程，尤其是激烈的天气过程起着关键作用。当水汽分子处于气体状态，它和其它气体分子并没有太大的差别。它们在空间随机运动，互相碰撞。由水汽分子碰撞所形成的压力就是后面将要讨论的水汽压。水汽分子也和其他气体分子发生均匀混合。总量:1，383，613储量：Oceans1，350，00097.5%IceSheets25，0001.8%UnderGround8，4000.6%Lake2000.014%Air130.001%单位：103km3通量：海洋蒸发361/年陆地蒸发62/年合计

4、423/年海洋降水324/年陆地降水99/年合计423/年陆地流回海洋37/年大气中的水可以以各种形式存在o水汽:湿度o液滴:云，雾，雨o冰:云，雾，雹，雪，三相可同时存在空气是各种气体的混合体，包括水汽水汽是一种气体空气=干空气+水汽湿度是指空气中的水汽含量湿空气密度更大?干空气（只含氧气和氮气）的分子量：氮=14x2=28,78%~22氧=16x2=32,21%~729单位水汽：氢=1x2=2氧=16x1=1618单位湿空气密度小，有升高的趋势分压水汽压:水汽分子产生的压力总压力是1000mb,PN2~780mb78%PO2~210mb21

5、%PH20~10mb1%分压是一个常用的表示气体含量的单位水汽压Ø水汽压是大气中水分子产生的压力水汽压是大气水分含量的一种表示方法Ø水汽压与水汽密度(ρv)和温度的关系由理想气体定律表示e=ρv·Rv·T标准单位Pascal(Pa)USA:millibars(mb)1mb=100PaWorld:hPa饱和空气中水汽含量达到最大值的状态饱和时水汽含量只是温度的函数饱和时的水汽压叫饱和水汽压es当e=es,表示该温度下水汽压的最大值蒸发和凝结速率相等大气不是海绵：饱和不是指空气象海绵那样有容纳水汽的能力饱和指蒸发和凝结处于平衡状态，多余的水汽将打

6、破这一平衡。高温蒸发速率高，需要更多的水汽达到平衡。因此饱和与温度有关。饱和水汽压与温度的关系空气饱和时水汽分子产生的压力饱和需要的水汽分子数目虽温度增加而增加饱和水汽压与温度有关，但不是线性关系。冰面与水面不同！Clausius-Clapeyroncurve饱和水汽压只是温度的函数Clausius-Clapeyron方程Clausius-Clapeyron曲线的重要性说明暖空气可含有更多的水汽描述了给定温度下的最大水汽含量可以用水汽压或者其他湿度单位来表示水汽量饱和水汽压只是温度的函数！如何表示空气中水汽的多少？描述大气水分的方法·绝对湿度o

7、r水汽密度(ρv)·比湿(q)·相对湿度(RH)·露点温度(Td)·实际水汽压(e)定义绝对湿度单位体积内的水汽质量（g/m3）比湿单位空气质量中的水汽质量(g/kg)水汽压水汽分子的分压(hPa)饱和水汽压饱和空气中水汽的分压(hPa)水汽密度–绝对湿度(ρv)绝对湿度(ρv)=水汽质量/空气体积unit:kg/m3org/m3·决定于温度和压力·很少使用(why?)水汽质量密度:比湿(q)比湿(q)=水汽质量/空气质量kg/kg空气质量=干空气+水汽·体积改变，但质量则不变：Ø温度或压力引起空气膨胀Þq不变Þq守恒的湿度量q的变化表示空气中

8、水汽量的变化(蒸发，凝结）饱和比湿饱和比湿:解释飞机尾迹的形成差别在于用总质量还是用干空气质量与水汽质量去比，分别称为比湿和混合比比湿和混合比从图中可