第二节 大气的水分和降水
? 一、大气湿度
? （一）湿度概念及其表示方法
? 表示大气湿润程度的物理量，称大气湿度，它有如下
几种表示方法：
? 1.水汽压 e 水汽是大气的组成部分，具有压力，称为
水汽压。当大气中的水汽含量增加时，水汽压也相应
增大；反之，水汽压减小。因此，水汽压可以用来表
示大气中水汽含量的多少。水汽压的单位与气压单位
一样，用毫米水银柱高或毫巴表示。
? 空气中水汽含量与温度高低有密切关系。温度
愈高，空气中容纳水汽的能力愈强。在一定的
温度条件下，一定体积的空气中所容纳的水汽
数量是有一定限度的，因而水汽压也有一个限
度。当水汽含量恰好达到这个限度，叫饱和空
气。饱和空气的水汽压称为饱和水汽压 E，或
称最大水汽压。饱和水汽压的大小与温度有关，
温度愈高，饱和水汽压愈大。
? 2.绝对湿度
? 单位容积空气中所含的水汽质量（通常以 g/m3
表示），称为绝对湿度。一般情况下，气温的
数值和 16℃ 相差不大，以毫米水银柱高为单位
的水汽压与绝对湿度在数值上近似，故在实际
工作中以水汽压代替绝对湿度。
? 3.相对湿度 f
? 大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比数，
即实际水汽压 e 与同温度条件下饱和水汽压 E
之比称为相对湿度。相对湿度能够直接反映空
气距饱和时的程度和大气中水汽的相对含量，
在气候资料分析中运用很广。
? 4.饱和差 d
? 在某一温度下，饱和水汽压与实际水汽压的差
值，称为饱和差（或湿度差）。单位为毫米或
毫巴。
d＝ E-e
饱和差愈大，说明空气中水汽含量愈少，空气
愈干燥；饱和差愈小，空气中水汽含量愈多，
空气愈潮湿。 d＝ 0,f＝ 100％。
? 5.露点温度 td
? 当空气中水汽含量不变、气压一定时，气温下
降到使空气达到饱和时的温度，称为露点温度，
简称露点。空气经常处于未饱和状态，所以露
点温度经常低于气温。在饱和空气中,t-td＝ 0；
在未饱和空气中,t-td＞ 0； t-td 差值愈大，说
明相对湿度愈小。气温降低到露点，是水汽凝
结的必要条件。
? 二、蒸发
? （一）蒸发及其影响因素
? 液态水转化为水汽的过程叫蒸发。蒸发过程的
发生，取决于实际水汽压（ e）与饱和水汽压
（ E）二者对比关系。当 e＜ E，蒸发进行； e＞
E，蒸发停止，并可能产生凝结； e＝ E，处于
动态平衡，即逸出水面的分子数与进入水中的
分子数相等。影响蒸发的因素主要有：
? 1.蒸发面的温度
? 蒸发面的温度愈高，蒸发过程愈迅速。因为温
度高时，蒸发面上的饱和水汽压大，饱和差也
比较大。这是影响蒸发的主要因素。
? 2.空气湿度和风
? 空气湿度愈大，饱和差愈小，蒸发过程缓慢；
空气湿度愈小，饱和差愈大，蒸发过程迅速。
无风时，蒸发面上的水汽靠分子扩散向外传递，
水汽压减小很缓慢，容易达到饱和，故蒸发过
程微弱。有风时，蒸发面上的水汽随气流散布，
水汽压比较小，故蒸发过程迅速。
? 三、凝结
? （一）凝结和凝结的条件
? 水由汽态转化为液态的过程，称为凝结。显然，
凝结是与蒸发相反的一种物理过程。当水面上
的水汽压超过饱和水汽压（ e＞ E）时，水汽处
于过饱和状态，返回水面上的分子比逸出的分
子多，部分汽态水即转变为液态水。因此，水
汽凝结以水汽达到过饱和状态为前提。
? 水汽达到过饱和状态的途径有二：一是增
加空气中的水汽含量；二是使空气温度降
到露点温度或以下。前者如冷空气移到暖
水面上，气温在短时间内尚未提高，而水
面蒸发使空气水汽含量增加达到饱和状态，
因而产生烟雾状凝结物。后者是水汽凝结
的主要途径。辐射、平流、混合、绝热上
升等过程都会使气温降低到露点以下，使
空气达到过饱和状态。
? （二）地面凝结物
? 1.露与霜
? 日没后，地面开始冷却，近地面层空气也随之
冷却，温度降低。当气温降低到露点以下时，
水汽即凝附于地面或地面物体上。当时的温度
如在 0℃ 以上，水汽凝结为液态，这就是露；
如温度在 0℃ 以下，水汽凝结为固态 —— 冰晶，
这就是霜。由此可见，二者成因相同，凝结状
态取决于当时的温度。霜通常见于冬季，露见
于其他季节，尤以夏季为明显。
雾
? 霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件密
切相关。晴天夜晚无风或风很小时，地面有效
辐射强烈，近地面层空气温度迅速下降到露点，
因而有利于水汽的凝结；多云的夜晚，由于大
气逆辐射增强，地面有效辐射大为减弱，近地
面层空气温度难以下降到露点，故不利于水汽
凝结；风力较强的夜晚，因空气的乱流混合，
气温也难以降低到露点温度，霜露不容易形成。
此外，表面辐射很强又不善于传热的物体，如
树叶、杂草等表面，最有利于形成霜露。
? 2.雾凇和雨凇
? 雾凇是一种白色固体凝结物，由过冷的雾滴附
着于地面物体上迅速冻结而成。它经常出现在
有雾、风小的严寒天气里。
? 雨凇是平滑而透明的冰层。它多半在温度为
0— -6℃ 时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面
形成；或是经长期严寒后，雨滴降落在极冷物
体表面冻结而成。
? 雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上，
并总是在物体的迎风面上增长，且在受
风面大的物体上凝聚最多。雾凇和雨淞
常造成林木破坏、电线折断，对农林、
交通产生有害影响。
（三）云的形成条件及分类
（ 1）形成条件, 云是气块上升过程绝热冷却
降温，使水汽达到饱和或过饱和和发生凝结
而形成的。 （绝热冷却 —— 在气象学上，任
一气块与外界无热量转换时的状态变化过
程。） 大气上升运动主要有如下四种方式：
A）热力对流； B）动力抬升
C）大气波动； D）地形抬升。
? （ 2）云分类及形状
（四）、大气中水汽凝结的条件
1、空气中的水汽要达到饱和或过饱和。 途径
有：
? 1）增加大气中的水汽含量，增加绝对湿度（ a）
? （ 2）使空气冷却来减小饱和水汽压，途径有：
（ A）辐射冷却；（ B）接触冷却,（ C）绝热
冷却 ； （ D）空气的水平混合：
? 2、凝结核
? 四、大气降水
? （一）产生降水的一般物理过程
? 雨、雪、雨夹雪、冰雹等等，都是降水
现象。天空有云不一定降水，而降水的
天气必定有云，可见降水与云密切相关。
? （二）降水形成的条件
? 1、降水形成宏观条件：
? 1）水汽；
? 2）上升运动,可源源不断地给云中输送水汽；
绝热上升，水汽易凝结成云；可托住小水滴，
使之不易过早赶掉下来。
? 2、降水形成的微观物理过程：
? （ 1）云滴凝结（或凝华）增长
? （ 2）冲并增长
? （三）降水类型
? 大气中气流上升有不同的方式，导致降
水的成因也有所不同，根据气流上升特
点，降水可分以下三个基本类型：
? 1.对流雨
? 近地面气层强烈受热，造成不稳定的对流运动，
气块强烈上升，气温急剧下降，水汽迅速达到
饱和而产生对流雨。这类降水多以暴雨形式出
现，并伴随雷电现象，所以又称热雷雨。其形
成的条件是：空气湿度很高，热力对流运动强
烈。从全球范围来说，赤道带全年以对流雨为
主。我国西南季风控制的地区，也以热雷雨为
主，通常只见于夏季。
? 2.地形雨
? 暖湿气流在前进中，遇到较高的山地阻碍被迫
抬升，因高度上升，绝热冷却，在达到凝结高度
时，便产生凝结降水。地形雨多发生在山地迎风
坡，世界年降水量最多的地方基本上都和地形雨
有关。背风侧，因水汽含量已大为减少，更重要
的是气流越山下沉，绝热增温，气温升高，发生
焚风效应。所以背风侧降水很少，形成雨影区。
? 3.锋面（气旋）雨
? 两种物理性质不同的气块相接触，暖湿气流循
交界面滑升，绝热冷却，达到凝结高度时便产
生云雨。由于空气块的水平范围很广，上升速
度缓慢，所以锋面雨一般具有雨区广、持续时
间长的特点。温带地区，锋面雨占有重要地位。
? （四）降水量的分布
? 降水量的空间分布，受地理纬度、海陆位置、大
气环流、天气系统和地形等多种因素制约。从降
水量的纬度分布来看，全球可划分四个降水带
? （ l）赤道多雨带：赤道及其两侧地带是全球降水
量最多地带，年降水量至少 1500 毫米，一般为
2000— 3000 毫米。如果气流运动方向与地形相配
合，可以形成大量的降水。例如，尼加拉瓜圣若
德尔 -苏尔（ 11° N）年降水量 6588 毫米；哥伦比
亚中部的阿诺利（ 7° N）年降水量 7139 毫米；
非洲喀麦隆山地西坡（ 4° N）年降水量高达
10470 毫米。
? （ 2） 15° — 30° 少雨带,这一纬度带受副热带高压控
制，以下沉气流为主，是全球降水量稀少带，尤以大陆
西岸和内部更少，年降水量一般不足 500 毫米，不少地
方只有 100— 300 毫米，是全球荒漠相对集中分布地带。
应该指出，本带并不到处少雨，因地理位置、季风环流、
地形等因素影响，某些地方降水很丰富，全球年降水量
最高记录却出现在本带内。例如，喜马拉雅山南坡印度
境内的乞拉朋齐（ 25° N）年平均降水量高达 12665 毫
米，绝对最高年降水量竟达 26461 毫米（ 1860 年 8
月 — 1861 年 7 月）。太平洋夏威夷群岛中的威阿里阿
（ 22° N）年降水量 12090 毫米。我国大部分属于这一
纬度带，因受季风及台风影响，东南沿海一带年降水量
在 1500 毫米左右。
? （ 3）中纬多雨带：温带年降水量比副热带
多，一般在 500— 1000 毫米。多雨的原因，
主要受天气系统影响，即锋面、气旋活动
频繁，多锋面、气旋雨。大陆东岸还受到
季风影响，夏季风来自海洋，带来较多的
降水。本带也有局部地区降水特别丰富，
例如智利西海岸（ 42° — 54° S ）年降水
量 3000— 5000 毫米；亚得里亚海岸的彻尔
克威（ 42° 32′N ）年降水量 4620 毫米。
? （ 4）高纬少雨带：本带因纬度高，全年
气温很低，蒸发微弱，故降水量偏少，
年降水量一般不超过 300 毫米。
? 一、大气湿度
? （一）湿度概念及其表示方法
? 表示大气湿润程度的物理量，称大气湿度，它有如下
几种表示方法：
? 1.水汽压 e 水汽是大气的组成部分，具有压力，称为
水汽压。当大气中的水汽含量增加时，水汽压也相应
增大；反之，水汽压减小。因此，水汽压可以用来表
示大气中水汽含量的多少。水汽压的单位与气压单位
一样，用毫米水银柱高或毫巴表示。
? 空气中水汽含量与温度高低有密切关系。温度
愈高，空气中容纳水汽的能力愈强。在一定的
温度条件下，一定体积的空气中所容纳的水汽
数量是有一定限度的，因而水汽压也有一个限
度。当水汽含量恰好达到这个限度，叫饱和空
气。饱和空气的水汽压称为饱和水汽压 E，或
称最大水汽压。饱和水汽压的大小与温度有关，
温度愈高，饱和水汽压愈大。
? 2.绝对湿度
? 单位容积空气中所含的水汽质量（通常以 g/m3
表示），称为绝对湿度。一般情况下，气温的
数值和 16℃ 相差不大，以毫米水银柱高为单位
的水汽压与绝对湿度在数值上近似，故在实际
工作中以水汽压代替绝对湿度。
? 3.相对湿度 f
? 大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比数，
即实际水汽压 e 与同温度条件下饱和水汽压 E
之比称为相对湿度。相对湿度能够直接反映空
气距饱和时的程度和大气中水汽的相对含量，
在气候资料分析中运用很广。
? 4.饱和差 d
? 在某一温度下，饱和水汽压与实际水汽压的差
值，称为饱和差（或湿度差）。单位为毫米或
毫巴。
d＝ E-e
饱和差愈大，说明空气中水汽含量愈少，空气
愈干燥；饱和差愈小，空气中水汽含量愈多，
空气愈潮湿。 d＝ 0,f＝ 100％。
? 5.露点温度 td
? 当空气中水汽含量不变、气压一定时，气温下
降到使空气达到饱和时的温度，称为露点温度，
简称露点。空气经常处于未饱和状态，所以露
点温度经常低于气温。在饱和空气中,t-td＝ 0；
在未饱和空气中,t-td＞ 0； t-td 差值愈大，说
明相对湿度愈小。气温降低到露点，是水汽凝
结的必要条件。
? 二、蒸发
? （一）蒸发及其影响因素
? 液态水转化为水汽的过程叫蒸发。蒸发过程的
发生，取决于实际水汽压（ e）与饱和水汽压
（ E）二者对比关系。当 e＜ E，蒸发进行； e＞
E，蒸发停止，并可能产生凝结； e＝ E，处于
动态平衡，即逸出水面的分子数与进入水中的
分子数相等。影响蒸发的因素主要有：
? 1.蒸发面的温度
? 蒸发面的温度愈高，蒸发过程愈迅速。因为温
度高时，蒸发面上的饱和水汽压大，饱和差也
比较大。这是影响蒸发的主要因素。
? 2.空气湿度和风
? 空气湿度愈大，饱和差愈小，蒸发过程缓慢；
空气湿度愈小，饱和差愈大，蒸发过程迅速。
无风时，蒸发面上的水汽靠分子扩散向外传递，
水汽压减小很缓慢，容易达到饱和，故蒸发过
程微弱。有风时，蒸发面上的水汽随气流散布，
水汽压比较小，故蒸发过程迅速。
? 三、凝结
? （一）凝结和凝结的条件
? 水由汽态转化为液态的过程，称为凝结。显然，
凝结是与蒸发相反的一种物理过程。当水面上
的水汽压超过饱和水汽压（ e＞ E）时，水汽处
于过饱和状态，返回水面上的分子比逸出的分
子多，部分汽态水即转变为液态水。因此，水
汽凝结以水汽达到过饱和状态为前提。
? 水汽达到过饱和状态的途径有二：一是增
加空气中的水汽含量；二是使空气温度降
到露点温度或以下。前者如冷空气移到暖
水面上，气温在短时间内尚未提高，而水
面蒸发使空气水汽含量增加达到饱和状态，
因而产生烟雾状凝结物。后者是水汽凝结
的主要途径。辐射、平流、混合、绝热上
升等过程都会使气温降低到露点以下，使
空气达到过饱和状态。
? （二）地面凝结物
? 1.露与霜
? 日没后，地面开始冷却，近地面层空气也随之
冷却，温度降低。当气温降低到露点以下时，
水汽即凝附于地面或地面物体上。当时的温度
如在 0℃ 以上，水汽凝结为液态，这就是露；
如温度在 0℃ 以下，水汽凝结为固态 —— 冰晶，
这就是霜。由此可见，二者成因相同，凝结状
态取决于当时的温度。霜通常见于冬季，露见
于其他季节，尤以夏季为明显。
雾
? 霜与露的形成与天气状况、局部地形等条件密
切相关。晴天夜晚无风或风很小时，地面有效
辐射强烈，近地面层空气温度迅速下降到露点，
因而有利于水汽的凝结；多云的夜晚，由于大
气逆辐射增强，地面有效辐射大为减弱，近地
面层空气温度难以下降到露点，故不利于水汽
凝结；风力较强的夜晚，因空气的乱流混合，
气温也难以降低到露点温度，霜露不容易形成。
此外，表面辐射很强又不善于传热的物体，如
树叶、杂草等表面，最有利于形成霜露。
? 2.雾凇和雨凇
? 雾凇是一种白色固体凝结物，由过冷的雾滴附
着于地面物体上迅速冻结而成。它经常出现在
有雾、风小的严寒天气里。
? 雨凇是平滑而透明的冰层。它多半在温度为
0— -6℃ 时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面
形成；或是经长期严寒后，雨滴降落在极冷物
体表面冻结而成。
? 雾凇和雨凇通常都形成于树枝、电线上，
并总是在物体的迎风面上增长，且在受
风面大的物体上凝聚最多。雾凇和雨淞
常造成林木破坏、电线折断，对农林、
交通产生有害影响。
（三）云的形成条件及分类
（ 1）形成条件, 云是气块上升过程绝热冷却
降温，使水汽达到饱和或过饱和和发生凝结
而形成的。 （绝热冷却 —— 在气象学上，任
一气块与外界无热量转换时的状态变化过
程。） 大气上升运动主要有如下四种方式：
A）热力对流； B）动力抬升
C）大气波动； D）地形抬升。
? （ 2）云分类及形状
（四）、大气中水汽凝结的条件
1、空气中的水汽要达到饱和或过饱和。 途径
有：
? 1）增加大气中的水汽含量，增加绝对湿度（ a）
? （ 2）使空气冷却来减小饱和水汽压，途径有：
（ A）辐射冷却；（ B）接触冷却,（ C）绝热
冷却 ； （ D）空气的水平混合：
? 2、凝结核
? 四、大气降水
? （一）产生降水的一般物理过程
? 雨、雪、雨夹雪、冰雹等等，都是降水
现象。天空有云不一定降水，而降水的
天气必定有云，可见降水与云密切相关。
? （二）降水形成的条件
? 1、降水形成宏观条件：
? 1）水汽；
? 2）上升运动,可源源不断地给云中输送水汽；
绝热上升，水汽易凝结成云；可托住小水滴，
使之不易过早赶掉下来。
? 2、降水形成的微观物理过程：
? （ 1）云滴凝结（或凝华）增长
? （ 2）冲并增长
? （三）降水类型
? 大气中气流上升有不同的方式，导致降
水的成因也有所不同，根据气流上升特
点，降水可分以下三个基本类型：
? 1.对流雨
? 近地面气层强烈受热，造成不稳定的对流运动，
气块强烈上升，气温急剧下降，水汽迅速达到
饱和而产生对流雨。这类降水多以暴雨形式出
现，并伴随雷电现象，所以又称热雷雨。其形
成的条件是：空气湿度很高，热力对流运动强
烈。从全球范围来说，赤道带全年以对流雨为
主。我国西南季风控制的地区，也以热雷雨为
主，通常只见于夏季。
? 2.地形雨
? 暖湿气流在前进中，遇到较高的山地阻碍被迫
抬升，因高度上升，绝热冷却，在达到凝结高度
时，便产生凝结降水。地形雨多发生在山地迎风
坡，世界年降水量最多的地方基本上都和地形雨
有关。背风侧，因水汽含量已大为减少，更重要
的是气流越山下沉，绝热增温，气温升高，发生
焚风效应。所以背风侧降水很少，形成雨影区。
? 3.锋面（气旋）雨
? 两种物理性质不同的气块相接触，暖湿气流循
交界面滑升，绝热冷却，达到凝结高度时便产
生云雨。由于空气块的水平范围很广，上升速
度缓慢，所以锋面雨一般具有雨区广、持续时
间长的特点。温带地区，锋面雨占有重要地位。
? （四）降水量的分布
? 降水量的空间分布，受地理纬度、海陆位置、大
气环流、天气系统和地形等多种因素制约。从降
水量的纬度分布来看，全球可划分四个降水带
? （ l）赤道多雨带：赤道及其两侧地带是全球降水
量最多地带，年降水量至少 1500 毫米，一般为
2000— 3000 毫米。如果气流运动方向与地形相配
合，可以形成大量的降水。例如，尼加拉瓜圣若
德尔 -苏尔（ 11° N）年降水量 6588 毫米；哥伦比
亚中部的阿诺利（ 7° N）年降水量 7139 毫米；
非洲喀麦隆山地西坡（ 4° N）年降水量高达
10470 毫米。
? （ 2） 15° — 30° 少雨带,这一纬度带受副热带高压控
制，以下沉气流为主，是全球降水量稀少带，尤以大陆
西岸和内部更少，年降水量一般不足 500 毫米，不少地
方只有 100— 300 毫米，是全球荒漠相对集中分布地带。
应该指出，本带并不到处少雨，因地理位置、季风环流、
地形等因素影响，某些地方降水很丰富，全球年降水量
最高记录却出现在本带内。例如，喜马拉雅山南坡印度
境内的乞拉朋齐（ 25° N）年平均降水量高达 12665 毫
米，绝对最高年降水量竟达 26461 毫米（ 1860 年 8
月 — 1861 年 7 月）。太平洋夏威夷群岛中的威阿里阿
（ 22° N）年降水量 12090 毫米。我国大部分属于这一
纬度带，因受季风及台风影响，东南沿海一带年降水量
在 1500 毫米左右。
? （ 3）中纬多雨带：温带年降水量比副热带
多，一般在 500— 1000 毫米。多雨的原因，
主要受天气系统影响，即锋面、气旋活动
频繁，多锋面、气旋雨。大陆东岸还受到
季风影响，夏季风来自海洋，带来较多的
降水。本带也有局部地区降水特别丰富，
例如智利西海岸（ 42° — 54° S ）年降水
量 3000— 5000 毫米；亚得里亚海岸的彻尔
克威（ 42° 32′N ）年降水量 4620 毫米。
? （ 4）高纬少雨带：本带因纬度高，全年
气温很低，蒸发微弱，故降水量偏少，
年降水量一般不超过 300 毫米。
