大气气温和湿度

2气温和湿度上海海事大学商船学院《航海气象学与海洋学》教研组2009年9月1目录2.1气温2.2湿度思考题22.1气温一、气温的定义和温标二、太阳、地面、大气辐射三、空气的增热与冷却四、气温随时间的变化五、气温的垂直分布六、海平面平均气温的分布3一、气温的定义和温标 冰点沸点等分摄氏温标（℃）0100100绝对温标（K）273373100华氏温标（℉）32212180换算关系：气温：表示空气冷热程度的物理量。常用温标：4物体对辐射的吸收、反射和透射各种辐射的波长范围辐射：以电磁波的方式向四周传播能量的方式。二、太阳、地面、大气辐射5太阳辐射太阳辐射波长：0.15--4微米。太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，因此太阳辐射又称为短波辐射。太阳高度角是影响太阳辐射强度的最主要因素紫蓝青绿黄橙红6地面辐射与大气辐射波长：3～120微米，长波辐射大气吸收地面长波辐射的能力很强，从而能把地面放出的热量保存在大气中。大气辐射除一部分射向宇宙空间外，大部分向下射回地面，称为大气逆辐射，这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。结论： 太阳辐射是地球表面和大气唯一的能量来源，但大气受热的主要直接热源是地球表面的长波辐射。7三、空气的增热与冷却非绝热变化空气与外界有热量交换当空气团停留在某地或在地面附近作水平运动时，外界的气压变化很小，但受地面增热和冷却的影响却很大，气温的非绝热变化是主要的绝热变化空气与外界无热量交换，外界压力的变化对空气作功空气团作升降运动时，虽然也能和外界交换热量，但因垂直方向上气压变化很快，空气团因膨胀或压缩引起的温度变化，要比和外界交换热量引起的温度变化大得多，气温的绝热变化是主要的8

1.非绝热变化辐射：长波辐射是地面和大气之间交换热量的主要方式。对流与平流：对流—空气在垂直方向上有规则的升降运动，是上、下层空气热量传递的方式之一。平流—大范围空气的水平运动（风），同时伴有某种物理量的输送，是不同地区空气交换热量的主要方式。水相变化：蒸发和凝结也可实现地面与大气、空气块与空气块之间交换热量。乱流：又叫湍流，指空气微团的无规则运动。乱流使热量、水分和微尘在各个方向上分布趋于均匀。92.绝热变化1）干绝热变化干空气块或未饱和湿空气块在绝热上升或绝热下降过程中温度的变化。没有水相变化，无潜热的释放或吸收。空气块绝热上升，体积膨胀，对外作功，消耗自身内能，气温下降；空气块绝热下降，外界压缩气块，对气块作功，气块内能增加，气温升高。10下沉，外界对气球做功，体积收缩，球内气温上升上升，气球膨胀对外做功，球内气温下降11干绝热直减率干绝热直减率：指在干绝热过程中，气块温度随高度的改变率。表明：干空气块或未饱和湿空气块每绝热上升100米，气温下降1℃，每绝热下降100米，气温上升1℃。干绝热线（Υd线）：因Υd是常数，故Υd线是斜率不变的直线。122）湿绝热变化饱和湿空气团在绝热上升或绝热下降过程中温度的变化（有水相变化）。饱和湿空气块绝热上升，体积膨胀，气温下降，便有水汽凝结释放潜热，潜热对气块的加热使上升冷却变缓慢；空气块绝热下降，外界压缩气块，气温升高含有水滴或冰晶时，由于有水滴或冰晶的蒸发、升华吸收潜热，使气块的下降增温作用减弱。不含水滴或冰晶时，下沉时空气块因增温变得不饱和，按干绝热递减率升温。13湿绝热直减率湿绝热直减率：指在湿绝热过程中，气块温度随高度的改变率。表明，饱和湿空气块每绝热上升100米，气温下降不足1℃；每绝热下降100米，气温上升不足1℃；湿绝热直减率是变量，通常取0.5或0.6℃/100m。湿绝热线为曲线，偏于干绝热线之右方。14四、气温随时间的变化日变化特点：一天中最高气温Tmax

：冬季陆地上在13～14时，夏季在14～15时；海洋上滞后1～2小时一天中最低气温Tmin

：近日出前1小时左右。气温日较差：Tmax－Tmin影响日较差的因素：垫面性质：陆地日较差>海洋，沙漠最大；纬度：低纬日较差>高纬；季节：夏季日较差>冬季；天空状况：晴天日较差>阴天；海拔高度：低处日较差>高处。1.日变化152.气温的年变化年变化特点：一年中月平均最高气温（Tmax）：北半球，陆地在7月，海洋在8月；南半球，陆地在1月，海洋在2月。一年中月平均最低气温（Tmin）：北半球，陆地在1月，海洋在2月；南半球，陆地在7月，海洋在8月。气温年较差：月平均Tmax－月平均Tmin影响年较差的因素：下垫面性质：陆地年较差>海洋，沙漠最大纬度：高纬年较差>低纬，赤道最小，但赤道上气温有两高，在春分、秋分；有两低，在冬至、夏至。海拔高度：低处年较差>高处16五、海平面平均气温的分布赤道附近气温最高，向两极逐渐降低。等温线大致与纬圈平行，但不完全平行。大致与纬圈平行：太阳辐射与纬度。南半球表现明显。不完全平行海陆分布：北半球差异较大：冬季，大陆等温线凹向赤道,海洋凸向极地,夏季相反。洋流:如强暖流墨西哥湾流与黑潮的作用地表不均匀：青藏高原、洛矶山、阿尔卑斯山等对气温分布均有影响。冷极北半球，冬季两个——西伯利亚、格陵兰；夏季——北极附近。南半球，南极附近，是全球气温最低的地方。最高气温：索马里境内17全球1月份海平面平均气温分布全球7月份海平面平均气温分布182.2湿度一、湿度的定义和表示方法二、大气中水汽的分布三、湿度的日年变化四、大气中水汽的凝结19一、湿度的定义和表示方法湿度：表示空气中水汽含量多少或者空气潮湿程度的物理量。表示方法：水汽压（e）绝对湿度（α）相对湿度（f）露点（td）201.水汽压水汽压：大气中的水汽所产生的那部分压强称水汽压（e）。表示水汽绝对含量的量；单位:hPa或mmHg水汽压的大小直接表示了空气中水汽含量的多少。实际水汽含量越多，e值越大；实际水汽含量越少，e值越小。21饱和水汽压饱和水汽压：饱和湿空气的水汽压（E）。E是温度的函数，随温度的升高而增大。当e<E时，空气未饱和；当e=E时，空气正好达到饱和；当e>E时，空气过饱和。Ee未饱和Ee饱和Ee过饱和饱和水汽压随气温变化曲线222.绝对湿度绝对湿度：单位容积的空气中含有的水汽的质量，称为绝对湿度（a），即水汽的密度。反映空气中水汽的绝对含量。单位g•cm-3或g·m-3。空气中的水汽含量越多，绝对湿度越大。单位：

a:g/m3e:mmHg

T:KRａ

:水汽的比气体常数=0.461J/(g*K)T=16°C=

289K23气温一定时：若e<E，即f<100%，空气未饱和，f值越小，空气距离饱和程度越远；若e=E，即f=100%，空气饱和；若e>E，即f>100%，空气过饱和。3.相对湿度相对湿度：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），反映了空气距离饱和的程度

。

244.露点露点（td）：空气中的水汽含量不变且气压一定时，降低气温，使未饱和空气刚好达到饱和时的温度。水汽含量多，对应的td就高；水汽含量少，对应的td

就低。气温与露点之差⊿t=t-td的大小可表示空气距离饱和的程度：若⊿t>O，空气未饱和，⊿t越大，距离饱和越远；若⊿t=O，即气温与露点相等，空气饱和；若⊿t<O，空气过饱和，自然界中不常见。25表示空气是否达到饱和的量：

未饱和饱和过饱和f=e×100%/E<100%＝100％>100%⊿e=E-e>0＝0<0⊿t=t-td>0＝0<0⊿t‘=t干-t湿>0＝0表示空气中水汽含量的量：

水汽压

e

露点温度

td

绝对湿度

a小结26

三、湿度的日年变化相对湿度的日变化：主要决定于气温，与气温日变化位相相反：白天，f减小；夜间，f增大。f在一日中的最高值，出现在日出前，最低值，出现在午后。相对湿度的年变化季风区:f的极大值出现在夏季，极小值出现在冬季。内陆区：f夏季小，冬季大。1.相对湿度的日年变化272.绝对湿度的日年变化日变化受气温高低和低层湍流的影响，海洋、沿海、岛屿处，与气温日变化同步：绝对湿度一日中有一个高值，出现在午后；一个低值，出现在清晨。大陆湍流较强的季节，绝对湿度一日中出现两个高值和两个低值。年变化主要由气温的年变化决定。夏季出现a的最高值(北半球为7、8月，南半球为1、2月)；冬季出现a的最低值(北半球1、2月，南半球为7、8月)。28四、大气中水汽的凝结水汽凝结的条件：凝结核+水汽饱和或过饱和增加空气中的水汽含量，使水汽压大于饱和水汽压。通过蒸发过程或暖湿平流实现冷却作用，降低饱和水汽压，使其少于当时的实际水汽压。大气中主要的冷却过程有绝热冷却（云、雨）、辐射冷却（辐射雾）、平流冷却（平流雾）及湍流冷却等

29思考题1、常用温标之间的换算关系如何？2、物体辐射的波长与什么有关？太阳、地面、大气的辐射各属何种类型的辐射？大气受热的主要直接热源是什么？3、空气增