水汽凝结物的类型

水汽凝结物的类型

2016-11-10 作者: xuzhiping 浏览: 9566 次

摘要: 大气中的水汽凝结后,产生各种不同的凝结物。按凝结物形成的高度和形状不同可分为三大类型。 (一)地面或地物表面上的水汽结物 1.霜和露 在晴朗无风或微风的夜晚,地面和地面物体因辐射冷却而迅速降温,接近地面很薄的气层也 随之降温,当下降到露点时,气层中的水汽便达到...

大气中的水汽凝结后,产生各种不同的凝结物。按凝结物形成的高度和形状不同可分为三大类型。

(一)地面或地物表面上的水汽结物

1.霜和露

在晴朗无风或微风的夜晚,地面和地面物体因辐射冷却而迅速降温,接近地面很薄的气层也 随之降温,当下降到露点时,气层中的水汽便达到饱和,再继续降温,多余的水汽就会在地面或地面物体上凝结。若露点温度高于0℃,则凝结物为水滴,称为露(dew);若露点温度低于0℃,则 凝结物为白色的冰晶,称为霜(frost)。

形成霜和露的有利天气条件是晴朗、微风的夜晚,此时地面有效辐射大,地面降温剧烈。微风有利于地面充分辐射冷却,并使辐射冷却在较厚的气层中充分进行。完全无风时,只能使最贴近地面的薄层空气冷却,难于生成较多的霜和露。风过大,低层冷空气和高层较暖空气容易发生混合,使低层空气达不到足够的冷却程度,因而不利于霜和露的形成。

一般来说,导热率小的疏松土壤表面、辐射能力强的黑色物体表面以及辐射面积大的粗糙地面,夜间冷却皆较强烈,易于形成霜和露。此外,在地形低洼的地方,植物枝叶的表面上都易形成霜和露。因为枝叶表面上有毛细孔存在,容易达到饱和。

夜间植物叶子上凝结露水,可使白天天气干热造成的叶片萎蔫状态得以恢复。露形成时要放出潜热,所以有多量露时,可使温度下降缓和,不致发生霜冻。但植物体结露而潮湿易于病菌繁殖,引起病害。露珠常使水果产生镑斑,影响质量。

2.雾凇

形成于地面物体(如电线、电杆和树枝等)迎风面呈现针状或粒状的白色松脆结构的冰晶层称为雾凇(rime),俗称树挂。根据形成的条件和结构不同,可将雾凇分为两类:

(1)晶状雾凇当地面物体温度低于过冷却雾滴的温度或地面上有积雪时,地面物体附近的水汽直接凝结在物体上,由于冰面饱和水汽压比水面小,过冷却雾滴就不断蒸发成水汽,水汽 再凝结在物体表面的冰晶上,使冰晶不断增长,而形成晶状雾凇,形成时气温约为-15°C。有雾和微风的天气,有利于晶状雾凇的形成。

(2)粒状雾凇是由过冷却雾滴碰到冷物体表面后迅速冻结而成的,气温为-7.0~7.0°C 时出现。它的结构较晶状雾凇紧密,多出现在浓雾风大的严冬。

雾凇和霜在形态上有时很相似,其区别在于霜一般在夜晚形成,而雾凇昼夜均可发生;霜形成于强烈辐射冷却的平面上,而雾凇主要形成在物体的迎风面上或细长物体上;霜多发生在晴朗天气,而雾凇多形成在有雾的阴沉天气。

3.雨揪

由过冷却的雨滴与温度低于0°C的物体或地面相碰时,会立即冻结成外表光滑而透明的冰层,在电线或树枝上常边淌边冻而形成长长的冰柱,称为雨凇(glaze)。

(二)近地气层中的凝结物——雾

雾是悬浮在近地层空气中的大量微小的水滴或冰晶构成的凝结物,呈乳白色幕状弥漫在空气中,使能见度小于千米的天气现象。形成雾的主要原因是由于低层空气与冷的下垫面接触使其冷却降温,当温度降到露点及其以下时,便发生水汽凝结现象,形成雾。根据雾的成因可将其分为四类:

1.辐射雾

2.平流雾

3.平流辐射雾

4.蒸发雾

(三)自由大气中的凝结物——云

云是自由大气中水汽凝结形成的水滴、过冷却水滴、冰晶,或由它们混合而成的悬浮体。

云的生成除必须具备水汽凝结条件外,它的存在和发展,还必须有充足的水汽输送和补充。 因此空气的上升运动是云形成和发展的基本原因。因为,空气的上升运动,使空气块绝热冷却降温,达到饱和或过饱和而有凝结现象产生;同时,空气的上升运动,还可不断地向云体中输送水汽,以维持云的存在和发展。相反,空气的下沉运动,就会使云消散。.

云的外部特征千变万化,云底的高度也不同。云的演变既能表明现在的天气状况,又可预示未来的天气变化。所以对云的识别在天气预报中具有重要的意义。按云的底部高度把云分为低、 中、高三族。

低云多由水滴组成,云底高度一般在2.5km以下,但随季节、天气条件及地理纬度的不同而变化。大部分低云可产生降水。

中云多由水滴、过冷却水或冰晶组成,有时髙积云也可由单一水滴组成。高层云常常产生降水,但薄的高积云一般无降水产生。中云的云底高度在2.5~6.0km。

高云全部由细小的冰晶组成,云底高度在6.0km以上,髙云一般不产生降水,北方的冬季,卷云偶有降水。

云和雾没有本质区别,不同的是雾的下层接地,是发生在低空的水汽凝结现象。而云的凝结高度较高,空气上升时绝热冷却,当上升到一定的高度时,空气因冷却而达到饱和,水汽凝结成小水滴或冰晶形成云,这个高度称为凝结高度(condensation level)。一般来讲,云底高度与凝结高度一致。

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