02气温和湿度

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2 气温和湿度,上海海事大学 商船学院,?航海气象学与海洋学?教研组,1,目 录,2.1 气温,2.2 湿度,思考题,2,2.1 气温,一、气温的定义和温标,二、太阳、地面、大气辐射,三、空气的增热与冷却,四、气温随时间的变化,五、气温的垂直分布,六、海平面平均气温的分布,3,一、气温的定义和温标,冰点 沸点 等分,摄氏温标 0 100 100,绝对温标K 273 373 100,华氏温标 32 212 180,换算关系：,气温：表示空气冷热程度的物理量。,常用温标：,4,例1：,5F，5分别为：,A.-15，41F B.15，41F,C.-15，-41F D.15，-41F,答案：,A,例2：,223K相当于：,A.58F B.-58F C.85F D.-85F,答案：,B,5,物体对辐射的吸收、反射和透射,各种辐射的波长范围,辐射：以电磁波的方式向四周传播能量的方式。,二、,太阳、地面、大气辐射,6,太阳辐射,太阳辐射波长：0.15-4微米。,太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光局部，因此太阳辐射又称为短波辐射。,太阳高度角是影响太阳辐射强度的最主要因素,紫蓝青绿黄橙红,7,地面辐射与大气辐射,波长：3120微米，长波辐射,大气吸收地面长波辐射的能力很强，从而能把地面放出的热量保存在大气中。,大气辐射除一局部射向宇宙空间外，大局部向下射回地面，称为大气逆辐射，这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。,结论：,太阳辐射是地球外表和大气唯一的能量来源，但大气受热的主要直接热源是地球外表的长波辐射。,8,三、空气的增热与冷却,非绝热变化,空气与外界,有热量交换,当空气团停留在某地或在地面附近作水平运动时，外界的气压变化很小，但受地面增热和冷却的影响却很大，气温的非绝热变化是主要的,绝热变化,空气与外界,无热量交换，,外界压力的变化对空气作功,空气团作升降运动时，虽然也能和外界交换热量，但因垂直方向上气压变化很快，空气团因膨胀或压缩引起的温度变化，要比和外界交换热量引起的温度变化大得多，气温的绝热变化是主要的,9,1.非绝热变化,辐射：,长波辐射是地面和大气之间交换热量的主要方式。,对流与平流：,对流空气在垂直方向上有规那么的升降运动，是上、下层空气热量传递的方式之一。,平流大范围空气的水平运动风，同时伴有某种物理量的输送，是不同地区空气交换热量的主要方式。,水相变化：,蒸发和凝结也可实现地面与大气、空气块与空气块之间交换热量。,乱流：,又叫湍流，指空气微团的无规那么运动。湍流使热量、水分和微尘在各个方向上分布趋于均匀。,10,下沉，,外界对气球做功，体积收缩，球内气温上升,上升，,气球膨胀对外做功，,球内气温下降,11,2.绝热变化,1干绝热变化,干空气块或未饱和湿空气块,在绝热上升或绝热下降过程中温度的变化。,没有水相变化，无潜热的释放或吸收。,空气块绝热上升，体积膨胀，对外作功，消耗自身内能，气温下降；,空气块绝热下降，外界压缩气块，对气块作功，气块内能增加，气温升高。,12,干绝热直减率,干绝热直减率：指在干绝热过程中，气块温度随高度的改变率。,说明：干空气块或未饱和湿空气块每绝热上升100米，气温下降1，每绝热下降100米，气温上升1。,干绝热线d线：因d是常数，故d线是斜率不变的直线。,13,2湿绝热变化,饱和湿空气块在绝热上升或绝热下降过程中温度的变化有水相变化。,饱和湿空气块绝热上升，体积膨胀，气温下降，便有水汽凝结释放潜热，潜热对气块的加热使上升冷却变缓慢；,空气块绝热下降，外界压缩气块，气温升高,含有水滴或冰晶时，由于有水滴或冰晶的蒸发、升华吸收潜热，使气块的下降增温作用减弱。,不含水滴或冰晶时，下沉时空气块因增温变得不饱和，按干绝热直减率升温。,14,湿绝热直减率,湿绝热直减率：指在湿绝热过程中，气块温度随高度的改变率。,说明，饱和湿空气块每绝热上升100米，气温下降缺乏1；每绝热下降100米，气温上升缺乏1；,湿绝热直减率是变量，通常取0.5或0.6/100m。,湿绝热线为曲线，偏于干绝热线之右方。,15,四、气温,随时间的变化,日变化特点：,一天中最高气温Tmax：冬季陆地上在1314时，夏季在1415时；海洋上滞后12小时,一天中最低气温Tmin：近日出前1小时左右。,气温日较差：TmaxTmin,影响日较差的因素：,下垫面性质：陆地日较差海洋，沙漠最大；,纬度：低纬日较差高纬；,季节：夏季日较差冬季；,天空状况：晴天日较差阴天；,海拔高度：低处日较差高处。,1.日变化,16,2.气温的年变化,年变化特点：,一年中月平均最高气温Tmax：北半球，陆地在7月，海洋在8月；南半球，陆地在1月，海洋在2月。,一年中月平均最低气温Tmin：北半球，陆地在1月，海洋在2月；南半球，陆地在7月，海洋在8月。,气温年较差：月平均Tmax月平均Tmin,影响年较差的因素：,下垫面性质：陆地年较差海洋，沙漠最大,纬度：高纬年较差低纬，赤道最小，但赤道上气温有两高，在春分、秋分；有两低，在冬至、夏至。,海拔高度：低处年较差高处,17,对流层实测气温直减率以表示。,通常，气温随高度升高而降低，,0；的平均值为0.65/100m。,有时，气温随高度升高而升高，,0逆温，出现逆温的空,气层称为逆温层；,或，气温随高度升高根本不变，,0同温，出现同温的空,气层称为同温层。,五、气温的垂直分布,18,六、海平面,平均气温,的分布,赤道附近气温最高，向两极逐渐降低。,等温线大致与纬圈平行，但不完全平行。,大致与纬圈平行：太阳辐射与纬度。南半球表现明显。,不完全平行,海陆分布：北半球差异较大：冬季，大陆等温线凹向赤道,海洋凸向极地,夏季相反。,洋流:如强暖流墨西哥湾流与黑潮的作用,地表不均匀：青藏高原、洛矶山、阿尔卑斯山等对气温分布均有影响。,冷极,北半球，冬季两个西伯利亚、格陵兰；夏季北极附近。,南半球，南极附近，是全球气温最低的地方。,热赤道平均在10N，最高气温在索马里境内,。,19,20,2.2 湿度,一、湿度的定义和表示方法,二、湿度的日年变化,三、大气中水汽的凝结,21,一、湿度的定义和表示方法,湿度：表示空气中水汽含量多少或者空气潮湿程度的物理量。,表示方法：,水汽压e,绝对湿度,相对湿度f,露点td,22,1.水汽压,水汽压：大气中的水汽所产生的那局部压强称水汽压e。,表示水汽绝对含量的量；,单位:hPa或mmHg或mb,水汽压的大小直接表示了空气中水汽含量的多少。,实际水汽含量越多，e值越大；,实际水汽含量越少，e值越小。,23,饱和水汽压,饱和水汽压：饱和湿空气的水汽压E。,E是温度的函数，随温度的升高而增大。,当e E时，空气过饱和。,E,e,未饱和,E,e,饱和,E,e,过饱和,饱和水汽压随气温变化曲线,24,2.绝对湿度,绝对湿度：单位容积的空气中含有的水汽的质量，称为绝对湿度a，即水汽的密度。,反映空气中水汽的绝对含量。单位gcm-3或gm-3。,空气中的水汽含量越多，绝对湿度越大。,单位：,a:g/m,3,e:mmHg T:K,R:水汽的比气体常数=0.461J/(g*K),T=16C,=,289K,25,假设e E，即f E，即f 100%，空气过饱和。,3.相对湿度,相对湿度：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值用百分数表示，反映了空气距离饱和的程度。,26,4.露点,露点td：空气中的水汽含量不变且气压一定时，降低气温，使未饱和空气刚好到达饱和时的温度。,水汽含量多，对应的td就高；水汽含量少，对应的td 就低。,气温与露点之差t=t-td的大小可表示空气距离饱和的程度：,假设tO，空气未饱和，t越大，距离饱和越远；,假设t=O，即气温与露点相等，空气饱和；,假设t0 0 0 0 0 0,表示空气中水汽含量的量：,水汽压,e,露点温度,td,绝对湿度,a,小 结,28,二、湿度的日年变化,相对湿度,的日变化：主要决定于气温，与气温日变化位相相反：,白天，f 减小；夜间，f 增大,。,f 在一日中的最高值，出现在日出前，最低值，出现在午后。,相对湿度的年变化,季风区:f 的极大值出现在夏季，极小值出现在冬季。,内陆区：f夏季小，冬季大。,1.相对湿度的日年变化,29,2.绝对湿度的日年变化,日变化,受气温上下和低层湍流的影响，,海洋、沿海、岛屿处，与气温日变化同步：绝对湿度一日中有一个高值，出现在午后；一个低值，出现在清晨。,大陆湍流较强的季节，绝对湿度一日中出现两个高值和两个低值。,年变化,主要由气温的年变化决定。,夏季出现a的最高值(北半球为7、8月，南半球为1、2月)；,冬季出现a的最低值(北半球1、2月，南半球为7、8月)。,30,三、大气中水汽的凝结,水汽凝结的条件：,凝结核+水汽饱和或过饱和,增加空气中的水汽含量，使水汽压大于饱和水汽压。通过蒸发过程或暖湿平流实现,冷却作用，降低饱和水汽压，使其少于当时的实际水汽压。,大气中主要的冷却过程有绝热冷却云、雨、辐射冷却辐射雾、平流冷却平流雾及湍流冷却等。,湿度与货运,t舱内td舱外，通风,t舱内 td舱外，不通风,31,思考题,1、常用温标之间的换算关系如何？,2、物体辐射的波长与什么有关？太阳、地面、大气的辐射各属何种类型的辐射？大气受热的主要直接热源是什么？,3、空气增热和冷却的方式有哪些？什么是干绝热直减率、湿绝热直减率？,4、一天中气温的日变化如何？气温日较差的大小受哪些因素影响？一年中月平均最高气温和最低气温出现在哪个月份？气温年较差与哪些因素有关？,5、海平面平均气温的分布有哪些特点？,6、航海常用的湿度表示方法有哪几种？它们的定义如何？单位各是什么？,7、湿度的表示方法中，哪些表示空气距离饱和的程度？它们之间有怎样的对应关系？,8、相对湿度的日、年变化如何？有哪几种途径使空气到达饱和？大气中的冷却过程有哪些？,32,