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气象气候第三章

1.饱和水汽压是水汽与水或冰两相共存,其间分子交换过程达到动态平衡时的水汽压。

2.饱和水汽压主要受哪些因素影响?

蒸发面的温度、蒸发面的性质(水面、冰面、溶液面)、蒸发面的形状(平面、凹面、凸面)

3.饱和水汽压与温度成什么关系?

饱和水汽压随温度升高而按指数规律迅速增

4. 为什么饱和水汽压随温度升高而迅速增大?

温度越高,水分子平均动能越大,单位时间脱出水面的分子越多;只有当水面上水汽密度增大到更大值时,落回水面的分子数才和脱出水面的分子数相等。

温度越高,水汽分子平均动能越大,而水汽压是水汽重量及其碰撞器壁的结果,故也随之增大。

5. 饱和水汽压随温度升高而迅速增大的意义:温度升高,饱和变不饱和,蒸发重现;温度降低,不饱和变饱和,凝结出现。饱和水汽压随温度改变的量,高温时比低温时大。所以降低同样的温度,在高温饱和空气中形成的云要浓一些,这也说明了为什么暴雨总是发生在暖季。

6. 蒸发面性质对饱和水汽压的影响:冰面和过冷却水面的饱和水汽压仍随温度升高而按指数规律变化溶液面的饱和水汽压小于纯水面的饱和水汽压;溶液浓度越大,饱和水汽压越小。这对可溶性凝结核上形成云或雾的最初胚滴时相当重要

7.蒸发面形状如何影响饱和水汽压?

温度相同时,凸面的饱和水汽压最大,平面次之,凹面最小。凸面的曲率愈大,饱和水汽压愈大;凹面的曲率愈大,饱和水汽压愈小。大水滴曲率小,饱和水汽压小;小水滴曲率大,饱和水汽压大;从而出现大水滴“吞并”小水滴现象。

8. 影响蒸发的因素有哪些?

10. 大气中水汽凝结的条件:一是有凝结(华)核的存在,因为无凝结核的纯净水汽即使饱和也难发生凝结;半径越大,吸湿性越好的核越易产生凝结;自然大气中总存在凝结核。二是大气中的水汽要达到饱和或过饱和状态。(1)是通过蒸发增加空气中的水汽,使水汽压大于饱和水汽压,比如暖水面蒸发,冷空气流经暖水面,水面温度远高于气温,暖水面E大于空气E,秋冬水面的晨雾就是这样形成的。(2)通过冷却作用,减少饱和水汽压,使其少于当时实际水汽压,使空气冷却有以下方式:绝热冷却、辐射冷却、平流冷却(暖空气流经冷下垫面)、混合冷却(温差较大且接近饱和的两团空气水平混合)

11. 不同饱和或过饱和途径对云雾的形成有何差异?

水汽凝结以冷却为主。绝热冷却对形成云最为主要;辐射冷却、平流冷却与混合冷却对形成雾最为主要。

12.水相变化:水的固、液、气三相之间的相互转化。

13. 为什么自然界中水存在三相变化?→

自然界的温度不仅永远低于水汽的临界温度,而且还常低于水的冻结温度。水是自然界中唯一能在三相之间相互转化的物质。

14. 临界温渡:物质以液态形式出现的最高温度,高于此温度,无论外加多大压力,都不会使气态液化;也可理解成:使分子间的吸收作用等于分子间排斥作用时,所许可存在的最高温度。

临界压力:临界温度下,使气体液化所需的最低压力。

15.从分子运动论角度,如何解释水相变化过程?

水相变化是水的各相之间分子交换的过程

→跑出水面的水分子数(N)与水温成正比;

→落回水面的水分子数(n)与水汽浓度成正比。

N>n 凝结(未饱和)N=n动态平衡(饱和)N

16.水相变化的判据是什么?

水相变化可由e(实际水汽压)和同温度下的E(饱和水汽压)的比较来判定,Es为某一温度下对应的冰面上的饱和水汽压

水和水汽:E>e蒸发(未饱和)E=e动态平衡(饱和)E

冰和水汽:Es>e升华Es=e动态平衡Es

17. 什么是云?与雾有什么区别?

云是悬浮在大气中的大量小水滴、冰晶微粒或两者混合物的可见聚合群体;底部不接触

地面。而雾是指悬浮于近地面空气中的大量小水滴或冰晶的可见聚合群体,底部接触地面。

18. 云的形成需要什么条件?

成云条件:凝结核、充足水汽、冷却过程

19. 形成云的上升冷却过程有哪些类型?

→热力对流:多形成积状云

→动力抬升:锋面、气旋作用,多形成层状云

→大气波动:多形成波状云

→地形抬升:可形成积状云、层状云与波状云

云块。

积状云的形成总是与不稳定大气中的对流上升运动相联系,如果对流上升所能达到的最大高度(对流上限)高于凝结高度,则积状云形成;对流越强,对流上限高于凝结高度的差值就越大,积状云厚度就愈大;对流上升区的水平范围广大,则积状云的水平范围就愈大。

22.为什么积状云具有孤立分散、云底平坦、顶部凸起的形态特征?

孤立分散:对流上升外形成云,下沉处没云形成;

云底平坦:一定地区同一时间里,空气温湿度差异很小,凝结高度基本相同;

顶部凸起:上升热气块中心区最热,上升气流最强,达到的高度最高;而四周上升气流较弱,达到的高度较低。23.积状云是如何发展演变的?

鬃积雨云伪卷云

秃积雨云积云性高积云

浓积云向晚层积云

淡积云积云性层积云

碎积云

如果对流上限稍高于凝结高度,一般形成淡积云;如果对流上限超过对流高度许多时,云体高大,顶部呈花椰菜状,形成浓积云;如果上升气流更强,浓积云云顶可更向上伸展,云顶可伸展到-15C以下的高空,于是云顶冻结为冰晶,出现丝缕结构,形成积雨云。

24.层状云:均匀幕状的云层,常具有较大的水平范围,包括卷层云、卷云、高层云及雨层云等。

层状云的形成:常由大规模系统性上升运动产生,主要由锋面上稳定的暖湿空气沿锋面缓慢抬升或滑升而引起;辐射冷却、空气辐合上升、气流过山引起的空气上升运动也可形成层状云。

25.波状云:波浪起伏的云层,常包括卷积云、高积云、层积云等。

波状云的形成:空气波动时,上升处形成云,下沉处无云形成;波动的原因有二,一是密度与流速切变引起波动,地理气流越山形成波动;湍流作用也可形成波状云。

26.堡状云:云块细长,底部水平,顶部则是并列着突起的小云塔,形状像远方的城堡。

形成:在波状云的基础上发展起来的,当波状云在逆温层下形成后,如果逆温层不太厚,则逆温层下湍流发展时,较强的上升气流就穿过逆温层,使水汽凝结,形成堡状云。

27. 絮状云:个体破碎,形状像棉絮团,常是潮湿气层中的强烈湍流混合作用而形成,主要为絮状高积云。

28荚状云:荚状云中间厚、边缘薄,云块呈豆荚状;常见的荚状云主要是荚状高积云和荚状层积云。

形成:由局部上升气流和下降气流相汇合而形成。

29.降水:云中降落到地面上的液态或固态水;降水具有不同的形态:雨、雪、霰、雹。

30.为什么雪花多成六角形?

冰分子以六角形为多;六角形片状冰晶面、边、角曲率不同,饱和水汽压不同,面上最小,角上最大。e>E面,形成柱状雪花;e>E边,边比面凝结更快,形成片状雪花;

e>E角,角比边、面凝结更快,形成枝状或星状雪

31.什么是降水量?降水可分为哪些类型?

降水量:指降落到地面上的雨和融化后的雪、雹等未经蒸发、渗透、流失而集聚在水平面上的水层厚度,单位为mm;单位时间内的降水量称为降水强度。

降水强度划分标

32.云滴增长为雨滴的过程有哪些?

一为凝结(或凝华)增长;一为冲并增长

33.什么是凝结/华增长?凝结增长存在什么局限?有利于凝结增长的条件有哪些?

凝结(或凝华)增长:云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的过程。

凝结增长会随着凝结的进行而逐渐停止,需要具备一些条件如冰水云滴、冷暖云滴或大小云滴共存来促进凝结增长的继续;但因不同云滴间的水汽转移也会随云滴增大而减弱,故凝结增长难以使云滴迅速增长到雨滴。

34.冲并增长:大小云滴之间发生冲碰而合并增大的过程

冲并原因:重力冲并、湍流冲并、尾流俘获冲并、荷电相吸冲并

冲并增长的特点:1.空气经过大水滴时,会发生绕流;2.冲并增长速度与水汽含量及水滴间相对速度成正比;3.水滴越大,冲并增长越迅速;4.冲并过程是一个随机过程;5.水滴下落时不再保持球形,且增大到一定尺度就会破碎。35.不同的云,降水有何不同?

层状云中,卷层云一般不降水;高层层尤其雨层云降水较多,云越厚越低,降水越强;层状云多连续降水,强度变化较小。积状云中,淡积云一般不降水;低纬地区浓积云可降较大的阵雨;积雨云升降气流强,降水强度大,多阵雨。波状云,含水量较小,降水强度较小,具有间歇性;层云只降毛毛雨,层积云要降小雨、雪和霰,高积云很少降水。

36.人工怎样影响降水?

人工降雨就是根据自然界降水形成的原理,人为地补充某些形成降水所必须的条件,促使云滴迅速凝结或并合增大形成降水。冷云不降水,主要原因在于缺乏冰晶。促降的原理有二:一是增加冰晶,引起相态不稳定,如投入干冰和碘化银;二是引入人工冰核,引起热力不稳定。暖云不降水,主要原因在于缺乏大水滴。促降的原理有就是增加大水滴,方法主要是向云中播入氯化纳、氯化钾等吸湿性物质,吸附水汽,并形成溶液水滴。

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