云降水物理期末复习.pdf

云降水物理复习整理 第一章 绪论 云降水物理具体而言就是研究云、雾和降水和形成、发展、维持和消散规律的科学。 宏观云物理学：研究水平尺度10m～100km 以至1000km，垂直厚度10m～10km 范围内云的形成、发展和消散的动 力过程； 微观云物理学：研究云体的组成元素——云粒子（包括云滴、冰晶）和降水粒子（雨、雪和冰雹等）所经历的凝结 （华）、碰并和蒸发等过程； 第二章 云雾降水形成的物理基础（云雾形成的宏观条件） 云是由大气中水汽凝结或凝华形成的足够数量的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶等水凝物粒子单一或混合组成， 形状各异漂浮在天空中的可见聚合体。 组成云体的单个云滴或冰晶通过凝结等过程产生，通过蒸发或降水等过程而消失，存在时间很短。 云体或云系的持续存在是由新的云粒子的不断生成维持的。 湿空气达到饱和的主要途径： 对相对湿度方程 = / 取对数微分得： = − ；带入平纯水面的双克方程 = ，得 2 ≈ − ，带入 、 、得： ≈ − 19.8 ，这就是相对湿度变化方程。 所以增大相对湿度有两个途径：增加水汽即增湿 （de0 ）和降温（-dT0 ） 1. 降温： （1） 上升膨胀冷却：对流（孤立对流、镶嵌对流即细胞对流）；斜升（锋面斜升、地形斜升）；波动（风切变、 气流过山）。 （2 ） 平流冷却：暖湿空气流经冷下垫面。 （3 ） 辐射冷却：夜间辐射冷却。 2 ．增湿： （1） 增湿：平流增湿（冷空气流经暖水面、湿空气流入冷地面）；水汽运载辐合，继之以上升膨胀冷却。 （2 ） 湍流混合（温湿均变）：湿空气垂直混合；湿空气水平混合。 3 ．降低水汽饱和标准： （1） 冰相出现：云顶或高云的冰晶自然播散；冻结核。 （2 ） 大滴出现； （3 ）溶液出现； （4 ）降温； （5 ）水滴带电 4.微观增湿和降温: （1） 水汽垂直扩散； （2 ）蒸发 海洋、大气和陆地的水，随时随地通过蒸发、水汽输送、降水、下渗和地表与地下径流等水文过程，进行着连续的 大规模交换，称为水分循环。 大气降温机制： 绝热降温：设一湿空气块，在它达到饱和以前绝热上升 100 米，温度大约降低0.98 ℃(干绝热递减率)，露点温度大 约降低0.15～0.20 ℃，比气温降低慢得多。所以只要空气上升得足够高，空气温度最终会降低到等于其露点温度， 这时湿空气达到饱和，这个高度称为抬升凝结高度，再上升冷却就会发生水汽凝结，从而形成云。 由于凝结释放潜热，含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小，变小的程度视空气温度和湿度、气压 等状态而异。 热力性：对流抬升，积状云； 动力性：地形抬升：层状云、上坡雾；锋面抬升：多形成层状云；重力波（开尔文-赫姆霍兹波）：波状云 动力加热力性：低空辐合。 非绝热降温： 辐射降温：在云层形成后，由于云体的长波辐射很强，云顶强烈冷却，可使云层加厚，并在地面长波辐射使云底增 暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形，层状云系中夜间有时会激发对流云活动，一些强对流风暴系 统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。此外，辐射冷却可形成辐射雾、露、霜。