第二节 -第三节地表面和大气中凝结现象

1、露是近地面空气的水汽在地表或地物（入石头、瓦片、农作物的露是近地面空气的水汽在地表或地物（入石头、瓦片、农作物的叶面等）上凝结而形成的水滴。叶面等）上凝结而形成的水滴。傍晚或夜间，地面或地物由于支出辐射大于吸收辐射而逐渐冷却，傍晚或夜间，地面或地物由于支出辐射大于吸收辐射而逐渐冷却，从而使近地面的空气随之降温，当温度降到露点以下，即空气中从而使近地面的空气随之降温，当温度降到露点以下，即空气中的水汽达到过饱和，在地面或地物的表面就会有露生成。（此时的水汽达到过饱和，在地面或地物的表面就会有露生成。（此时的温度仍在的温度仍在0 0O OC C以上）以上）白色松脆，形成与树枝上、电线上或其它细长的

2、物体上的由冰粒白色松脆，形成与树枝上、电线上或其它细长的物体上的由冰粒或冰晶所组成的附属物。或冰晶所组成的附属物。粒状雾凇粒状雾凇晶状雾凇晶状雾凇形成在地面和地物上或树木上，主要在迎风面上，透明的或毛玻形成在地面和地物上或树木上，主要在迎风面上，透明的或毛玻璃状的紧密水层。璃状的紧密水层。主要是过冷雨滴下降到低于主要是过冷雨滴下降到低于0 0O OC C的地面或地物上冻结而形成的。的地面或地物上冻结而形成的。常出现在秋末或春季温度在常出现在秋末或春季温度在0-50-5O OC C时。时。雾是悬浮在近地面空气中的大量微小的水滴和冰晶。雾是悬浮在近地面空气中的大量微小的水滴和冰晶。（雾：小于（雾：

3、小于1 1千米；轻雾：大于千米；轻雾：大于1 1千米小于千米小于1010千米。）千米。）下界：地表面。下界：地表面。上界：又称雾的高度（厚度）变化范围大。（不足上界：又称雾的高度（厚度）变化范围大。（不足2 2米成为浅雾）。米成为浅雾）。水雾：水滴和过冷却水滴组成。水雾：水滴和过冷却水滴组成。冰雾：完全由冰晶组成。冰雾：完全由冰晶组成。雾形成于近地面，而近地面大气中的凝结核是充足的。雾形成于近地面，而近地面大气中的凝结核是充足的。必须使空气达到饱和状态，那么雾的形成过程就是近地面大气的必须使空气达到饱和状态，那么雾的形成过程就是近地面大气的降温增湿过程。降温增湿过程。什么叫辐射雾？什么叫辐射雾

4、？ 日落后由于地面辐射降温，近地面层空气接触冷却和空气辐日落后由于地面辐射降温，近地面层空气接触冷却和空气辐射冷却使空气中的水汽达到过饱和而凝结出雾滴从而形成的雾称射冷却使空气中的水汽达到过饱和而凝结出雾滴从而形成的雾称为辐射雾。为辐射雾。形成的有利条件：形成的有利条件：微风晴朗、层结稳定的夜间，水汽充沛微风晴朗、层结稳定的夜间，水汽充沛q无风时，湍流混合很弱，仅限于贴地的气层中只能形成露（霜）或浅雾。无风时，湍流混合很弱，仅限于贴地的气层中只能形成露（霜）或浅雾。q强风时，湍流混合层过厚，上层热量大量下传，妨碍了下层冷却；同时，强强风时，湍流混合层过厚，上层热量大量下传，妨碍了下层冷却；同时

5、，强风带走大量雾滴。风带走大量雾滴。q微风（微风（1-31-3米米/ /秒）时，有一定厚度的湍流混合层存在，既能使冷却作用扩展秒）时，有一定厚度的湍流混合层存在，既能使冷却作用扩展到上层，又不影响下层空气的冷却到上层，又不影响下层空气的冷却q空气中的水汽充足，相对湿度就大，只要气温稍微下降就能凝结。空气中的水汽充足，相对湿度就大，只要气温稍微下降就能凝结。q洼地地区容易形成；广大水面不容易形成。洼地地区容易形成；广大水面不容易形成。特点：特点：q出现有季节性，多出现于冬半年。出现有季节性，多出现于冬半年。q有明显的日变化。通常在后半夜或清晨形成，日出前后最浓，后逐渐消散。有明显的日变化。通常在

6、后半夜或清晨形成，日出前后最浓，后逐渐消散。q有明显的地方性特点。有明显的地方性特点。q对未来天气的指示意义。对未来天气的指示意义。“十雾九晴十雾九晴”什么叫平流雾？什么叫平流雾？ 暖而湿的空气经冷的下垫面逐渐冷却的而形成的雾。（例：海暖而湿的空气经冷的下垫面逐渐冷却的而形成的雾。（例：海洋上暖而湿的空气流到冷的大陆上或冷的海洋面上）洋上暖而湿的空气流到冷的大陆上或冷的海洋面上）形成条件形成条件q暖湿空气湿度较大。暖湿空气湿度较大。q下垫面于暖空气存在较大温差。下垫面于暖空气存在较大温差。q适宜的风向和风速。适宜的风向和风速。特点：特点：与辐射雾比较与辐射雾比较q生成和消失取决于有无暖湿空气的

7、平流。生成和消失取决于有无暖湿空气的平流。q由于风速大，湍流较强，因此平流雾中冷却由于风速大，湍流较强，因此平流雾中冷却最剧烈的地方在湍流层顶部。最剧烈的地方在湍流层顶部。q有明显的地方性特点。有明显的地方性特点。 我国南海雾季：我国南海雾季：2424月；月；我国东海雾季：我国东海雾季：3636月；月；我国黄海、渤海雾季：我国黄海、渤海雾季：5757月。月。N N锋前雾锋前雾锋后雾锋后雾主要是暖锋上层降下较暖的雨滴在锋下冷空主要是暖锋上层降下较暖的雨滴在锋下冷空气中蒸发，使冷空气达到饱和而形成的。气中蒸发，使冷空气达到饱和而形成的。L L主要是暖气团下部的暖空气移到原来冷气团控制的冷地面上冷却

8、而形成的。主要是暖气团下部的暖空气移到原来冷气团控制的冷地面上冷却而形成的。 云是悬浮在天空中的大量微小的水滴和冰晶。云是悬浮在天空中的大量微小的水滴和冰晶。（云和雾没有本质（云和雾没有本质区别，区别在于雾的下界是地面，云的下界离地面还有一段距离）区别，区别在于雾的下界是地面，云的下界离地面还有一段距离）有充足的水汽有充足的水汽有足够多的凝结核有足够多的凝结核使空气中的水汽凝结（华）所需的足够冷却使空气中的水汽凝结（华）所需的足够冷却大气中的水汽和凝结核是下层多、上层少，但气压是下高上低。大气中的水汽和凝结核是下层多、上层少，但气压是下高上低。如果有适当的上升运动：如果有适当的上升运动：q首先

9、，这团空气膨胀降温，达到过饱和；首先，这团空气膨胀降温，达到过饱和；q其次，凝结核也随之由低层随气团运动到更高层次；其次，凝结核也随之由低层随气团运动到更高层次；q这样，云形成的基本条件都满足。这样，云形成的基本条件都满足。雨层云（雨层云（Ns）高层云（高层云（As）卷层云（卷层云（Cs）卷云（）卷云（ Ci）层积云（层积云（ Sc）高积云（高积云（ Ac）卷积云（卷积云（ Cc）层云（层云（St）淡积云（淡积云（Cu hum）浓积云（浓积云（Cu cong）积雨云（积雨云（ Cb）（1 1）形成：）形成：是垂直发展的云块，由于空气对流上升，造成准绝热冷却，使空是垂直发展的云块，由于空气对流上

10、升，造成准绝热冷却，使空气中的水汽凝结而成（热力对流）。气中的水汽凝结而成（热力对流）。具有孤立、分散；云底平坦和顶部凸出的特点。具有孤立、分散；云底平坦和顶部凸出的特点。积云的水平范围的量级和垂直厚度量级的之比为积云的水平范围的量级和垂直厚度量级的之比为1 1 ：1 1（2 2）类型：）类型：淡积云、浓积云和积雨云（积云发展的不同阶段）淡积云、浓积云和积雨云（积云发展的不同阶段）淡积云淡积云q形成气块：地面受热不均，这样在近地面形成了大小不同和外形成气块：地面受热不均，这样在近地面形成了大小不同和外界温度、湿度、密度不同的气块。界温度、湿度、密度不同的气块。q气块上升：若高出凝结高度，就形成

11、对流单体进而发展成为淡气块上升：若高出凝结高度，就形成对流单体进而发展成为淡积云。积云。q形态特征：顶部凸起；孤立分散；底部平坦。形态特征：顶部凸起；孤立分散；底部平坦。7.6千米千米 -16OC6.1 -84.6 03.0 81.5 170 28由于大气是一个流体，一部分气体上升，周围的气体就来补充，由于大气是一个流体，一部分气体上升，周围的气体就来补充，从而引起积云周围大气下降补充，下降过程是升温过程，无法从而引起积云周围大气下降补充，下降过程是升温过程，无法形成云，所以积云是孤立存在。形成云，所以积云是孤立存在。凝结高度凝结高度0 0O OC C等温线高度等温线高度冻结高度冻结高度淡积云

12、淡积云浓积云浓积云积雨云积雨云（1 1）形成：）形成：大规模上升运动形成的云（暖锋云系）大规模上升运动形成的云（暖锋云系）对流所引起的上升运动是热力原因，而大范围的上升运动是动力原对流所引起的上升运动是热力原因，而大范围的上升运动是动力原因引起的。因引起的。对流产生的大气层结是不稳定的，而大范围的上升运动产生的层对流产生的大气层结是不稳定的，而大范围的上升运动产生的层结是稳定的。结是稳定的。（2 2）类型：）类型：雨层云、高层云和卷层云。雨层云、高层云和卷层云。NsAsCs（3 3）类型：）类型：层积云、高积云和卷积云层积云、高积云和卷积云（1 1）形成：）形成：空气中存在波动空气中存在波动（

13、2 2）特征：）特征：一行行、一列列一行行、一列列从云中降落到地面的液态或固态水。从云中降落到地面的液态或固态水。云滴：半径小于云滴：半径小于100m100m称为云滴。称为云滴。雨滴：半径大于雨滴：半径大于100m100m称为雨滴。称为雨滴。雨：自云体中降落至地面的液体水滴。雨：自云体中降落至地面的液体水滴。雪：从混合云中降落至地面的雪花状的固体降水。雪：从混合云中降落至地面的雪花状的固体降水。霰：从云中降落至地面的不透明的球状晶体。霰：从云中降落至地面的不透明的球状晶体。雹：由透明或不透明的冰层相间组成的固体降水。雹：由透明或不透明的冰层相间组成的固体降水。降水量：指降水落至地面后（固态降水

14、需经融化后）未经蒸发、降水量：指降水落至地面后（固态降水需经融化后）未经蒸发、渗透流失而在水平面上积聚的深度，以毫米为单位。渗透流失而在水平面上积聚的深度，以毫米为单位。等级等级降水量（降水量（mm/d）小雨（雪）小雨（雪）5.0）暴雨暴雨50-100大暴雨大暴雨100-200特大暴雨特大暴雨200 降水的过程就是云滴增大为雨滴、或雪花等其它降水物，并降水的过程就是云滴增大为雨滴、或雪花等其它降水物，并降至地面的过程。降至地面的过程。（1 1）实质：）实质：云滴依靠水分子在其表面凝聚而增长的过程。云滴依靠水分子在其表面凝聚而增长的过程。q云的形成和发展阶段，由于云体上升冷却，云内水汽含量维持云

15、的形成和发展阶段，由于云体上升冷却，云内水汽含量维持一定程度的过饱和，因此，云滴由于凝结而增长。一定程度的过饱和，因此，云滴由于凝结而增长。（2 2）过程：）过程：云滴单纯的凝结增长云滴单纯的凝结增长q水滴的凝结增长速率，随空气中的水汽含量的过饱和程度而增水滴的凝结增长速率，随空气中的水汽含量的过饱和程度而增大；随水滴半径的增大而减小。大；随水滴半径的增大而减小。起始半径（起始半径（ ）为）为1m1m的水滴凝结增长增大到不同倍数所需时间的水滴凝结增长增大到不同倍数所需时间q从表中可见：从表中可见：o当水滴很小时，水滴增长很快，在几秒中之内，可以增大几倍。当水滴很小时，水滴增长很快，在几秒中之内

16、，可以增大几倍。o随着水滴增大，其增长速度显著缓慢下来。如果要形成雨滴（随着水滴增大，其增长速度显著缓慢下来。如果要形成雨滴（ 100 100mm）要几）要几个小时时间。个小时时间。由此不难看出由此不难看出，单纯的凝结作用难以在短时间内形成雨滴。，单纯的凝结作用难以在短时间内形成雨滴。q在冰晶和过冷却水共存时的混合云中在冰晶和过冷却水共存时的混合云中“冰晶效应冰晶效应”云滴其它形式的凝结（华）增长云滴其它形式的凝结（华）增长q在大小水滴共存条件中在大小水滴共存条件中“凝结增长效应凝结增长效应”云滴经常处于不断运动之中，大小云滴之间发生碰撞而合并增大云滴经常处于不断运动之中，大小云滴之间发生碰撞

17、而合并增大的过程，称为冲并增长过程。的过程，称为冲并增长过程。类型：重力冲并类型：重力冲并 布朗冲并布朗冲并 湍流冲并湍流冲并 电力冲并电力冲并云滴大小不一，在重力作用下，大水滴的下降速度大，小水滴下云滴大小不一，在重力作用下，大水滴的下降速度大，小水滴下降速度小，存在很大的速度差。降速度小，存在很大的速度差。大小水滴一块降落时，降落快的大水滴就会追上降落慢的小水滴，大小水滴一块降落时，降落快的大水滴就会追上降落慢的小水滴，合并增大，水滴增大后速度也增大，因此会合并更多的小水滴。合并增大，水滴增大后速度也增大，因此会合并更多的小水滴。在上升气流的云中，当大小水滴均被上升气流携带上升，上升较快在

18、上升气流的云中，当大小水滴均被上升气流携带上升，上升较快的小水滴会赶上上升较慢的大水滴与之合并。的小水滴会赶上上升较慢的大水滴与之合并。由于布朗运动引起的冲并。由于布朗运动引起的冲并。由布朗冲并引起的水滴增长速率与云中含水量成正比而与水滴半径由布朗冲并引起的水滴增长速率与云中含水量成正比而与水滴半径平方成反比。（一般当水滴半径小于平方成反比。（一般当水滴半径小于0.1m0.1m时，才能与凝结增长相比时，才能与凝结增长相比拟）拟）由湍流运动引起云滴的冲并。（由湍流运动引起云滴的冲并。（20m20m的水滴作用明显）的水滴作用明显）由于云滴带电，在电力作用引起云滴冲并称为电力冲并。（对由于云滴带电，

19、在电力作用引起云滴冲并称为电力冲并。（对20m20m以下较小水滴有一定作用）以下较小水滴有一定作用）当云中温度低于当云中温度低于时，水汽压高于冰面饱和水汽压，在冰核上会形成时，水汽压高于冰面饱和水汽压，在冰核上会形成初始的小冰晶，它可以凝华增大。初始的小冰晶，它可以凝华增大。当云中有过冷却水存在，水汽压降到水面饱和水汽压以下时，会发生当云中有过冷却水存在，水汽压降到水面饱和水汽压以下时，会发生“冰晶效应冰晶效应”，使冰晶增大，达到降水尺度。，使冰晶增大，达到降水尺度。如果大冰晶在下坠到温度高于如果大冰晶在下坠到温度高于区域，融化成大水滴，大水滴继续通区域，融化成大水滴，大水滴继续通过冲并增长形成降水，这就是冰水转化过程，又称贝吉龙过程。过冲并增长形成降水，这就是冰水转化过程，又称贝吉龙过程。在暖云中只要存在少量的大水滴，就可以通过冲并长大，在暖云中只要存在少量的大水滴，就可以通过冲并长大，形成降水。形成降水。雨滴长大一定程度会变形，乃至破碎。破碎后产生大量的雨滴长大一定程度会变形，乃至破碎。破碎后产生大量的小水滴和一部分较大水滴，而以这些水滴为初始大滴，又可小水滴和一部分较大水滴，而以这些水滴为初始大滴，又可以进行重力冲并增长。以进行重力冲并增长。这样长大这样长大破碎破碎再长大再长大再破碎可以重复进行，从而形再破碎可以重复进行，从而形成大水滴，并发展为降水，这个过程成