第二节 大气水分和降水第二节 大气水分和降水第二节 大气水分和降水第二节 大气水分和降水

20102010 年年 44 月月 1111 日日

一、大气湿度 （一）湿度概念及其表示方法

1 水汽压和饱和水汽压

水汽压随高度的变化

水汽压随纬度、地面性质的变化

饱和水汽压

饱和水汽压与温度的关系

2 绝对湿度和相对湿度

3 露点温度

（二）湿度的变化与分布

相对湿度的日变化

相对湿度的年变化

相对湿度的纬度分布

没有水汽就没有天气

大气中水汽含量丰富的地方天气多变

大气中水汽含量的空间分布规律：海洋上高于陆地上，低纬高于高纬，低空高于高空，上升气流区高于下沉气流区，湿润地区高于干燥地区。

为什么赤道地区天气常常是日有几变，而内陆沙漠地区却几乎是常年万里无云？

为什么在地面大雨滂沱之时，而平流层却是晴空万里？

离海洋的远近导致了海洋性气候与大陆性气候的差别

海陆热力差异导致了季风气候的形成

洋流对气候的影响：暖洋流的增温增湿作用和冷洋流的降温减湿作用

湖泊、水库、沼泽对温度与降水的调节作用

水对于气候形成与变化具有重要的影响，同时气候的变化，改变了水分循环的时间、空间尺度与模式，改变了水的时间与空间分布，又反过来影响到气候。两者是相互作用、相互影响的。

二、蒸发和凝结（一）蒸发及其影响因素

1 影响蒸发的因素：蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等。

2 蒸发量

蒸发量的日变化

蒸发量的空间变化（受气温、降水量、海陆分布的影响）。

（二）凝结和凝结条件

1 空气中水汽达到过饱和状态

（ 1 ）水汽含量增加

（ 2 ）空气冷却（降低到空气露点温度）

绝热冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却

2 凝结核

（ 1 ）对水汽的吸附作用

（ 2 ）形成的水滴比纯水分子聚集的大的多

三、水气的凝结现象

（一）地面的凝结现象

1 露与霜

2 雾凇与雪凇

（二）大气中的凝结现象

1 雾

根据成因分类：辐射雾、平流雾、蒸气雾、上坡雾、锋面雾。

2 云

云的分类、云的分布、云量

补充资料：大雾造成的灾难？

2010 年 4 月 10 日波兰总统卡钦斯基夫妇乘坐的图－１５４专机在俄罗斯斯摩棱斯克州坠毁，机上９７人全部遇难。

原计划在飞行 90 分钟后降落在俄罗斯斯摩棱斯克州北部的军用机场，卡钦斯基计划出席当天在斯摩棱斯克举行的纪念“卡廷惨案” 70周年活动。

俄罗斯斯摩棱斯克当地调查人员初步认为，坠机原因一是飞机在降落时挂上了树梢，导致飞机驾驶员对飞机失去控制；二是机组人员操作失误；三是天气条件不佳，飞机失事时当地浓雾弥漫，能见度很低。有消息说，飞机是在飞行员尝试第四次降落时坠毁的。

10 日上午，波兰总统卡钦斯基与妻子玛丽亚在首都华沙登上图— 154 专机，前往俄罗斯西部地区斯摩棱斯克，准备参加卡廷事件 70周年纪念活动。按照计划，他们应该在 1个半小时后抵达，但卡钦斯基再也无法抵达了……

与卡钦斯基同时遇难的还有波兰代表团的其他 87名成员，其中不乏显赫政要。一名波兰记者用“波兰最大的政治灾难”描述这起空难。

波兰总统莱赫·卡钦斯基乘坐的一架图— 154 专机 10 日在俄罗斯西部斯摩棱斯克机场附近坠毁，乘客和机组人员 97人无一幸免。

乘坐波兰总统专机图 -154客机的人员名单：

• 波兰总统卡钦斯基• 波兰总统夫人玛丽娅 -卡钦斯卡娅

一、正式代表团成员：1.波兰流亡总统理查德·卡秋罗夫斯基（ Richard Kaczorowski）2. 副议长克莱斯特夫·普特拉（ Krzysztof Putra）3. 副议长耶兹·沙枚迪兹尼斯科（ Jerzy Shmaydzinski）4. 副议长克莱斯提那·巴克莱克（ Krystyna Bochenek）5.总统办公厅主任沃来斯洛·斯代萨艾科（Wladyslaw Stasiak）6. 国家安全局局长亚历山大·施葛洛（ Alexander Schiglo）7.波兰总统办公室副主任杰凯克·萨斯因（ Jacek Sasin）8.波兰总统办公室国务秘书保罗·威派奇（ Paul Vypych）9.总统办公厅副国务秘书马瑞兹·汉德兹里克（Mariusz Handzlik）10.波兰外交副部长安德鲁在杰·库瑞姆（ Andrzej Kremer）

11. 国防部副部长斯坦尼斯洛·库姆若维斯基（ Stanislaw Komorowski）

12. 文化部副国务秘书托马斯（ Tomas）13.波兰军队总参谋长弗朗提塞科·刚格（ Frantisek Gongor）14. 蒙难和斗争记忆保存委员会（ ROPWiM）秘书安德鲁雅·普什沃兹尼

克（ Andrzej Pshevoznik）15.波兰社区协会主席麦克雅基·普兰芝尼斯基（Maciej Plazhinsky）16.波兰外交部外交协议主任马瑞茨·卡扎那（Mariusz Kazana）17. 安德鲁雅·普瑞策沃兹尼克（ Andrzej Przewoznik）18. 皮沃特里·努瑞沃斯基（ Piotr Nurowski）19. 亚努兹·克察诺维斯基（ Janusz Kochanowski）20.斯拉沃米尔·思克兹佩克（ Slawomir Skrzypek）21. 亚努兹·库尔提卡（ Janusz Kurtyka）22. 亚努兹·库鲁匹斯基（ Janusz Krupski）8. 玛瑞克·尤莱瑞克（Marek Ulerik）

二、波兰议会代表：1. 议员赖兹在克·达普图拉（ Leszek Deptula）2. 议员顾瑞格瑞·多尼亚克（ Gregory Dolnyak）3. 议员格莱兹那·杰斯塔斯卡（ Grazyna Gensitska）4. 议员普斋梅斯雷·功尼斯威思科（ Przhemyslav Gonsiewski）5. 议员塞巴斯顿·卡平余科（ Sebastian Karpinyuk）6. 议员爱扎贝拉·嘉如噶·诺外可亚（ Izabella Jaruga-Nowackaya）

7. 议员兹比格纽·崴思散（ Zbigniew Vassersan）8.埃里克山大·娜塔莉·思维艾特（ Aleksandra Natalli-Sviat）10. 议员阿卡迪欧斯·瑞比科科（ Arkadiusz Rybicki）11. 议员尤兰达·什马尼科·德锐什（ Yolanda Shimanek-Deresh）

12. 议员威尔斯洛·福欧达（Wieslaw Voda）13. 议员爱德华·福亚塔斯（ Edward Voytas）14. 议员詹妮娜·菲特林斯卡亚（ Janina Fetlinskaya）15. 议员斯坦尼斯洛·扎杰克（ Stanislaw Zajac）

三、随行人员：1.调查员亚努兹·克察诺维斯基（ Janusz Kochanowski）2.波兰央行行长斯拉沃米尔·思克茨佩克（ Slawomir Skrzhipek）

3.民族记忆研究所所长亚努兹·科提卡（ Janusz Kurtyka）4.老兵和被镇压人员问题管理局主任亚努兹·科瑞普斯基（ Janusz Krupsky）

5. 安娜·瓦伦蒂诺维茨（ Anna Walentynowicz）6. 亚努兹·扎克岑斯基（ Janusz Zakrzenski）

四、宗教领袖1. 主教，少将泰德乌茨·弗莱特（ Tadeusz Flat）2.东正教大主教弥隆·科达科沃斯基（Miron Khodakovskii）3.福音派的牧师亚当·普利奇（ Adam Pilch）4.中校简·欧斯尼斯科奇（ Jan Osinskij）5. 诺曼·英德鲁雅兹克（ Roman Indrzejczyk）6.孟斯葛诺·格斯托莫斯基（Monsignor Gostomski）7.奥泽夫·偌尼克（ Ozef Joniec）8. 察兹斯洛·克罗兹（ Zdzislaw Kroz）9. 安德鲁雅·克瓦斯尼克（ Andrzej Kwasnik）

五、参加纪念仪式的社会组织代表和卡廷惨案遇难家属代表：1. 西伯利亚流放者委员会总秘书长爱德华·杜荷诺维斯基（ Edward Duhnovsky）

2. 主教布若尼斯洛·格茨托马斯基（ Bronislaw Gostomsky）3. Parafiada 协会主席乔泽夫？尤尼茨（ Jozef Yonets）4.牧师，卡廷惨案遇难者家属代表兹德兹斯洛·科若尔（ Zdzislaw Krol）

5.牧师，卡廷惨案遇难者家属联盟安德罗·科瓦斯尼克（ Andrew Kvasnik）

6.泰德乌茨·里尤特伯斯基（ Tadeusz Lyutoborsky）7.卡廷惨案遇难者家属联盟主席波在娜·里欧克（ Bozena Loek）

8.卡廷事件调查委员会代表史戴凡·马莱克（ Stefan Melak）9. 蒙难和斗争记忆保存委员会（ ROPWiM）副主席史坦尼斯莱夫·米奇（ Stanislav Mickey）

10.布让尼斯洛·奥拉维奇（ Bronislaw Oravik-Loefler）

11.克塔瑞娜·皮茨科斯基（ Katarina Piskorski）12.卡廷惨案遇难者家属联盟主席安德鲁雅·萨尤兹·斯科姆普

斯基（ Andrzej Saryusz-Skompsky）13. 沃杰斯依克·瑟维瑞恩（Wojciech Seweryn）14. 莱茨克·索尔斯基（ Leszek Solsky）15.“东方磨难”基金特莉丝·维拉斯盖亚？普扎科夫斯卡亚（ Teresa Valevskaya-Przhalkovskaya）

16.加布里埃拉·兹荷（ Gabriela Zih）17.将军外孙女伊娃·巴克维斯盖亚（ Eva Bakovskaya）；米克兹斯洛·斯莫若温斯基（Mieczyslaw Smorawinski）

18. 玛利亚·布若维斯卡亚（Maria Borovskaya）19. 巴托兹·布若维斯基（ Bartosz Borovsky）20.达瑞尤茨·马力诺维斯基（ Dariusz Malinowski）

六、波兰军队代表：1.将军波诺尼斯诺·昆塔科沃斯基（ Bronislaw Kwiatkowsky）2.空军将军安德鲁雅·布拉斯基（ Andrzej Blasik）3.少将波兰陆军总司令部塔德乌茨·布克（ Tadeusz Buk）4.少将波兰特种部队弗拉德米尔·波塔辛斯基（ Vladimir Potasinsky）

5.中将安德鲁雅·卡福特（ Andrzej Carveth）6.将军卡兹米尔兹·季拉斯基（ Kazimierz Gilarsky）七、波兰国家安全局工作人员：1. 杰罗斯拉夫·洛卡克（ Jaroslav Lorchak）2. 保罗·杰耐科克（ Paul Janecek）3.达瑞尤茨·麦克洛维斯基（ Dariusz Michalowski）4. 皮特·诺塞克（ Peter Nosek）5. 杰凯克·瑟拉夫卡（ Jacek Suruvka）6. 保罗·科拉杰维斯基（ Paul Krajewski）7. 弗兰奇曼·阿瑟（ Frenchman Arthur）

四、大气降水（一）降水的形成

云滴增长的两个过程：凝结增长、冲并增长

（二）降水的类型

根据成因分为 4种基本类型：对流雨、地形雨、锋面雨、台风雨

（三）降水的时间变化

1 降水量、降水强度

2 降水的日变化、季节变化、降水变率

（四）降水量的地理分布

1 降水的纬度分布

（ 1 ） 赤道多雨带

（ 2 ）副热带少雨带

（ 3 ） 中纬度多雨带

（ 4 ） 高纬度少雨带

2 湿润系数

补充、湿度和降水的分异

1 地球上不同纬度，大气环流状况不同，大气湿度及降水也不相同，从赤道到两极出现了两个多雨带和两个少雨带（赤道多雨带、副热带少雨带、温带多雨带、极地少雨带），表现为湿度和降水的纬度地带性。

2 海陆分布则使降水的纬度地带性遭到破坏，而呈现非地带性（经度地带性）特征，沿海地区降水丰沛，越往内陆降水越少。

3 山区海拔高度不同降水量也不同，也形成降水的非地带性（垂直地带性）分异规律。山麓地区降水较少，随着高度的升高，降水量逐渐增加，到达最大降水高度后，降水量又趋于减少。

全球平均降水量分布（冬季）

全球平均降水量分布（夏季）

第三节 大气运动和天气系统一、大气的水平运动二、大气环流三、主要天气系统

（一）作用与空气的力

1 、水平气压梯度力：在存在着气压梯度的地方，空气分子受到力的作用，驱使着空气沿着和气压梯度相同的方向移动的力，它是促使空气从静止到运动的原动力。

2 、地转偏向力（科里奥利力）：由于地球的自转，地球表面运动的物体都会发生运动方向的偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力。在地转偏向力的作用下，地表运动的物体，在北半球向右偏转，在南半球向左偏转。

3 、惯性离心力：做曲线运动的物体，按照惯性将沿着曲线的切线方向运动，像受到离心力

4 、摩擦力：因大气运动，气团与气团之间、气团与地面之间的摩擦力

气压梯度力

地表受热不均，使同一水平面上产生了气压差异。我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度。只要水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高气压区流向低气压区运动的力，这个力称为气压梯度力。 水平方向上的气压梯度力在水平面上垂直于等压线，且由高气压指向低气压。在地面天气图上，经常存在一些高、低气压中心。通常在高气压区内，气块所受的水平气压梯度力垂直于等压线且由高气压中心指向外；而在低气压区内，气块所受的水平气压梯度力垂直于等压线且指向低气压中心。由于在大气中气压随高度的增加而减少，因此通常铅直方向上的气压梯度力与重力的方向相反。

地转偏向力与地面运动物体方向的偏转

由于地球的自转，地球表面运动的物体都会发生运动方向的偏转。在北半球运动物体向右偏转，在南半球则向左偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力，叫做地转偏向力，又叫做科里奥利力。地转偏向力具有以下几个特点：（ 1 ）这个力只改变物体的运动方向，不改变物体的运动速度；（ 2 ）这个力的作用方向总是与物体的运动方向垂直；（ 3 ）这个力的大小与物体运动的线速度成正比；（ 4 ）这个力的大小与纬度的正弦成正比，在赤道处为零，向两极地区逐步增大。

（二）自由大气中的空气运动

1 、地转风

2 、梯度风

（三）风随高度的变化

1 、地转风随高度的变化——热成风

2 、摩擦层中风随高度的变化

风力等级与风速

高、低压中心附近大气运动的形式大气的辐合：在低压中心附近，大气由周围向中心集中。

大气的辐散：在高压中心附近，大气向周围散开。气旋、反气旋：旋转着的向低压中心辅合的大气

系统叫做气旋，旋转着的由高压中心向外辅散的大气系统叫做反气旋。由于受地转偏向力的作用，气旋、反气旋旋转的方向正好相反。

气旋、反气旋

北半球

南半球

气 旋 反气旋

大气在气压梯度力的作用下，由高压区流向低压区。在高压中心附近，大气向周围流动，也就是大气的辐散；在低压中心附近，大气由周围向中心集中，也就是大气的辐合。由于地转偏向力的作用，大气的辐合与辐散形成了气旋、反气旋。所谓气旋就是指呈螺旋状向内旋转运动的大气叫做气旋，反之呈螺旋状向外旋转运动的大气叫做反气旋。由于地转偏向力的作用方向在南北半球相反，因此气旋与反气旋在南北半球旋转的方向相反。

气流的辐散和辐合、气旋和反气旋的相互关系（据 Strahler 改绘）

辐散、反气旋辐合、气旋

辐散、反气旋 辐合、气旋

对流层顶

近地面

大气的辐合、辐散与气旋、反气旋的关系及其在空间的联系如图所示：气旋对应于大气辐合，反气旋对应于大气辐散；地面辐合则高空辐散，高空辐合则地面辐散。

二、大气环流

大气环流 : 在太阳辐射、地球自转、地表面性质以及地面摩擦的共同作用，使得大气圈内的空气产生了不同规模的三维运动。

行星风系：发生在行星上的总的大气环流现象称为行星风系。季风：大范围地区，盛行风随季节变化而发生有规律改变的现象。局地环流： 海陆风：发生在沿海地区的、白天吹海风、夜间吹陆风、以一日为周期的周期性风系。 高原季风：高耸挺拔的大高原，由于它与周围自由大气的热力差异所形成的冬夏相反的盛行风系。 山谷风：在山区，白天从谷地吹向山坡、夜间从山坡吹向谷地，以一日为周期的周期性风系。 焚风：山后的空气温度比山前同高度上空气的温度要高得多，湿度也小得多，形成了沿着背风坡向下吹的既热且干的风。 城市热岛：城市的温度一般高于周围的郊区和农村。

大气环流的形式

单圈环流 在太阳辐射的直接加热作用下，地球高低纬度之间形成了从赤道向两极的温度梯度，结果使低纬赤道地区的大气不断增温而膨胀上升；而极地大气因不断冷却而收缩下沉。为保持静力平衡，上层大气必然出现向极地的气压梯度，气流由赤道流向极地；低层则出现指向赤道的气压梯度，气流由极地流向赤道。假设地球表面性质均一且地球不自转，那么，在赤道和极地之间就形成了一个单一的闭合的直接热力环流圈。

现在地球上的大气环流图（三圈环流）

然而 ,空气一旦开始运动 ,地转偏向力就随之发生作用 .正是由于地转偏向力的存在 ,就不可能存在一个单一的闭合的热力环流 , 而在全球近地面气层形成了赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带。

北半球夏季（ 7月）近地面大气环流状况

北半球夏季（ 7月）

大范围区域盛行风随季节变化而发生有规律改变的现象，称为季风。季风的形成与多种因素有关，最主要的是由于海陆间热力性质的差异造成的，其次是由于行星风系的季节移动而形成的。

北半球冬季（ 1月）近地面大气环流状况

海陆风环流 海陆风是指发生在沿海地区的、白天吹海风、夜间吹陆风、以一日为周期的周期性风系。它也是由于海陆的热力性质的差异引起的，但影响的范围仅限于沿海地区。在沿海地区，白天，陆地增温快，陆面气温高于海面，近地面空气上升形成低压，气流从海洋流向陆地，形成海风；夜间相反，陆地降温快，陆面气温低于海面，形成陆风。 海陆风对沿海地区的天气和气候有着明显的影响：白天，海风携带着海洋水汽输向大陆沿岸，使沿海地区多雾多低云，降水量增多，同时还调节了沿海地区的温度，使夏季不致过于炎热，冬季不过于寒冷。

海风 陆风

青藏高原与平均经向环流（Molnar， 1993 ）

高耸挺拔的大高原，由于它与周围自由大气的热力差异所形成的冬夏相反的盛行风系，称为高原季风。以青藏高原季风最为典型。冬季高原面上出现冷高压，气流从高原向四周流动；夏季高原面上出现热低压，气流从四周流向高原。高原季风对环流和气候的影响很大，尤其在东亚和南亚季风区。同时，在冬夏不同的季节，高原季风环流的方向与东亚地区因海陆热力性质差异所形成的季风的方向完全一致，两者叠加起来，使得东亚地区的季风（尤其冬季风）势力特别强盛，厚度特别大。

山谷风

(b ）山风（ a）谷风

在山区，白天从谷地吹向山坡、夜间从山坡吹向谷地，以一日为周期的周期性风系，称为山谷风（见下图）。白天，因为山坡上的空气比同高度的自由大气增温强烈，空气从谷地沿坡向上爬升，形成谷风；夜间由于山坡辐射冷却，冷空气沿坡下滑，从山坡流入谷地，形成山风。

焚 风 当流经山地的湿润气流受到山地阻挡时，被迫沿坡绝热爬升，这时按照干绝热递减率降温。当达到水汽凝结高度时，形成云，此后按照湿绝热递减率降温，逐渐形成降水，空气继续沿坡上升，降水也不断发生。当越过山顶以后，空气沿坡下沉增温，水汽含量大为减少，按照干绝热递减率下沉压缩升温。由于干绝热温度变化率比湿绝热温度变化率大。过山后的空气温度比山前同高度上空气的温度要高得多，湿度也小得多，形成了沿着背风坡向下吹的既热且干的风，称为焚风。

高度

/m

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0

温度 /0C

“城市热岛”

城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产及交通工具每天释放出大量的人为热，导致城市热力过程的总效应为：城市的温度一般高于周围的郊区和农村，城市尤如一个温暖的岛屿，称为“城市热岛”。这主要是城市上空通过乱流扩散从暖的建筑物得到显热，并且吸收城市表面和污染层放出的长波辐射的结果。由于热岛效应的存在，城市的年平均温度要比郊区高 0.5～ 1℃。