產生于地表或地物上的水汽凝結物主要有露、霜、霧凇、雨凇等,產生于空氣中的水汽凝結物主要有云和霧。
地面水汽凝結物
01
露和霜
夜晚或清晨,由于地面、地物表面的輻射冷卻,使貼近地面的氣層溫度也隨之降溫,當溫度降到露點以下時,在地面或物體表面上就會有水汽凝結物形成。如果凝結時的露點溫度高于0℃,水汽凝結為露,如果露點溫度低于0℃,則水汽凝華為霜。
形成露和霜的有利天氣條件是晴朗微風的夜晚。因為晴朗有利于輻射冷卻,而微風又能把已經發生過凝結的空氣帶走,使新鮮的潮濕空氣不斷流來補充,保證有足夠多的水汽供應凝結,因此可形成較強的露或霜。無風時可供凝結的水汽不多I風速過大時由于湍流太強,使近地層空氣與上層較暖的空氣發生強烈混合,導致貼地空氣降溫緩慢,均不利于露和霜的生成。
02
霧凇與雨凇
霧凇是水汽在樹枝、電線或其他地物迎風面上形成的白色疏松的微小冰晶或冰粒。霧凇在我國東北和華北地區稱為樹掛。
根據形成條件和結構,霧凇可分為粒狀與晶狀兩種。當氣溫為-7~-2℃,有霧且風速較大的天氣條件下,風將過冷卻霧滴吹到冷的地物表面上凍結而形成的為粒狀霧凇。由于粒狀霧凇的結構較緊密,常使電線、樹枝折斷,對交通、通訊、輸電線路等造成一定影響。氣溫約為-15℃左右,且有雰、微風的天氣條件下,空氣中過飽和冷卻水可在物體表面上直接凝華生成霧凇,稱晶狀霧凇,其晶體與霜類似,結構松散,稍有震動就會脫落。
雨凇是過冷卻液態降水(雨或毛毛雨)碰到地面物體后直接凍結而成的堅硬、光滑而透明的冰層,也稱凍雨。多聚集在物體的迎風面。雨凇較霧凇更具危害性,它能壓斷電線、折損樹木,對交通運輸、電訊、輸電以及農業生產都有很大影響。在高緯地區,雨凇是常出現的災害性天氣現象。
近地層水汽凝結物
當近地氣層的溫度降到露點溫度以下,空氣中的水汽凝結成小水滴或凝華為冰晶,彌漫于空氣中,使水平能見距離小于1000m的天氣現象稱為霧。形成雰的基本條件是近地面空氣中水汽充沛,有使水汽發生凝結的冷卻過程以及凝結核的存在。在風力微弱、大氣層結穩定并有充足的凝結核存在的條件下最易形成。
根據近地氣層降溫方式不同,將共分為輻射霧、平流霧和平流輻射雰,最常見的是輻射霧和平流霧。
輻射霧是由地面輻射冷卻而形成的。有利于輻射雰形成的條件是:一、空氣中有充足的水汽;二、天氣晴朗;三、微風(1~3m/s);四、大氣層結穩定。輻射霧的出現有明顯的季節性,多出現于冬半年,尤其是春、秋季的夜晚和日出前。此外,輻射霧的出現也有明顯的地方性,低洼的地方像谷地、川地、河岸洼地及盆地,雰的發生較頻繁。我國的四川盆地是有名的輻射霧區。其中重慶冬季無云的夜晚或早晨,霧日幾乎占80%,有時還可終日不散,甚至連續幾天。城市及附近由于煙粒、塵埃多,凝結核充沛。因此特別容易形成濃霧。如果機場位于城市的下風向,這種霧就會籠罩機場,嚴重影響飛機的起飛和著陸。
平流霧是吸濕空氣流經冷的下墊面而逐漸冷卻形成的。例如,在寒冷季節洋面上的暖濕空氣流入大陸時,可生成平流霧。形成平流雰的有利條件是:一、下墊面與暖濕空氣的溫差較大;二、暖濕空氣的濕度大;三、適宜的風向(由暖向冷)和風速(2~7m/s);四、層結較穩定。平流霧一般比輻射霧的范圍廣而深厚,在海洋上四季都可出現。在我國沿海以春夏為多寡季節。平流輻射算是平流和輻射因子共同作用形成的霧,又稱混合霧。
高空水汽凝結物
云是大氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水滴或凝華成的小冰晶,所混合組成的漂浮在空中的可見聚合物。
1.積狀云
(1)特征:孤立分散、云底平坦、頂部凸起
(2)成因:大氣的對流上升運動,且對流上限高度需高于凝結高度。
(3)規律:對流越強,對流上線高度高于凝結高度的差值越大,積狀云厚度越大。對流上升區的水平范圍越大,積狀云的水平范圍越大
(4)發展階段:淡積云、濃積云、積雨云
(5)應用:上午有淡積云,下午對流加強可能發展為積雨云,形成降水;下午還是淡積云,說明空氣穩定,往往是連續晴天的預兆;早上就有濃積云是有雷雨的預兆
2.層狀云
(1)特征:均勻幕狀的云層,水平范圍較大
(2)成因:由系統性的鋒面上的上升運動引起
(3)結構:云底與鋒面大體吻合,云頂近似水平。最前面的叫卷層云和卷云,最薄;中部叫高層云;最后面叫雨層云,最厚
(4)應用:若出現日暈月暈現象,通常說明由卷層云移來,天氣可能轉雨(日暈三更雨,月暈午時風)
3.波狀云
(1)特征:一列列或一行行厚度不大、保持一定間距的平行云條;棋盤格子狀的云塊
(2)成因:空氣存在波動時(比如氣流越山時),波峰處空氣上升冷卻形成云,波谷下沉處無云形成。就會形成一行行平行云條。如果波動的方向發生變化,新產生的波動疊加在原來的波動之上,就會形成棋盤格子狀的云塊
(3)應用:波狀云(透光高積云和透光層積云)一般表明氣層比較穩定(瓦塊云,曬死人;天上鯉魚斑,明天曬谷不用翻);如果與大片層狀云相連,表示有風雨來臨(魚鱗天,不雨也瘋癲)
4懸球狀云
(1)特征:懸掛在云底的云團
(2)成因:云底強烈的上升氣流將云中下降的水滴托住,多見于積雨云下部
(3)應用:一旦上升氣流減弱,通常會有降水產生
5.堡狀云
(1)特征:云底部水平,頂部是并列突起的小云塔,形狀像遠方的城堡
(2)成因:波狀云在逆溫層下形成后,較強上升氣流穿過逆溫層,水汽凝結形成圓弧頂部的云朵
(3)應用:堡狀云出現說明該高度氣層不穩定,低層對流一旦加強,易產生雷暴雨或冰雹
6.莢狀云
(1)特征:中間厚、邊緣薄,云塊呈豆莢狀
(2)成因:由局部上升氣流和下降氣流相匯合形成,邊緣部分因下降氣流而逐漸變薄。氣流受到地形影響也能形成莢狀云
7.絮狀云
(1)特征:個體破碎,像棉絮團
(2)成因:潮濕氣層中強烈的湍流混合作用而成
(3)應用:絮狀云出現說明該高度氣層不穩定,低層對流一旦加強,易產生雷暴雨或冰雹。
試題鏈接
2015四川卷:霧是懸浮在近地面空氣中的大量微小水滴或冰晶。下圖為中國年平均霧日空間分布圖。據材料回答下列問題。
1.下列地區中,年平均霧日最少的是( )
A.福建沿海
B.黃海沿岸
C.準噶爾盆地
D.柴達木盆地
2.與四川盆地內秋、冬季節多霧直接相關的是( )
A.秦嶺阻擋冷空氣南下
B.氣流受地形阻擋抬升
C.受暖濕的東南季風影響顯著
D.晴朗的夜間地面輻射冷卻強
答案:1.D 2.D
霜是近地面空氣中的水汽達到飽和,并且地面溫度低于0℃,在物體上直接凝華而成的白色冰晶。每年秋季第一次出現的霜叫初霜,翌年春季最后一次出現的霜叫終霜,霜凍對農作物的影響較大。下圖是某地理學習小組通過長期收聽天氣預報繪制的我國東部地區的平均初霜、終霜日期曲線圖。據圖回答下列各題。
3.圖中初霜、終霜出現時間差異很大,造成這種差異的根本因素是
A.作物品種
B.海陸位置
C.緯度位置
D.地形因素
4.利于霜凍發生的條件是
A.晝夜溫差小
B.夜間多云
C.強風
D.大氣逆輻射弱
5.為了探究霜凍對農業生產的影響,小組成員在得到有霜凍的天氣預報后給棉花試驗田澆濕與噴水。與不澆濕噴水的麥田相比
A.霜凍發生機率增加
B.霜凍發生機率減少
C.花期不變
D.花期滯后
【答案】3.C 4.D 5.B
霧凇的形成,需要冬季寒冷漫長,空氣中有充足的水汽,且大氣保溫作用弱。“寒江雪柳日新晴,玉樹瓊花滿目春”是吉林霧凇的真實寫照。吉林霧凇觀賞區有“夜看霧,晨看掛”之攻略。讀“吉林市霧凇景點分布圖”和“甲、乙、丙、丁四地表層水溫統計表”,完成6~7題。
6.當地“霧”“掛”形成的主要原因是( )
①晴朗的夜間 ②江水溫度較低 ③凌晨氣溫明顯下降 ④江水溫度較高
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
7.圖中甲、乙、丙、丁四處河湖岸邊,不能滿足霧凇形成條件的是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
6.C 7.D
(2019全國Ⅱ)積云為常見的一類云,其形成受下墊面影響強烈。空氣在對流過程中,氣流攜帶來自下墊面的水汽上 升,溫度不斷下降,至凝結溫度時,水汽凝結成云。水汽開始凝結的高度即為積云的云底高度。據此完成下面小題。
8. 大氣對流過程中上升氣流與下沉氣流相間分布,因此積云常常呈
A. 連續層片狀
B. 魚鱗狀
C. 間隔團塊狀
D. 條帶狀
9. 積云出現頻率最高的地帶是
A. 寒溫帶針葉林地帶
B. 溫帶落葉闊葉林地帶
C. 亞熱帶常綠闊葉林地帶
D. 熱帶雨林地帶
10. 在下墊面溫度決定水汽凝結高度的區域,積云的云底高度低值多出現在
A. 日出前后
B. 正午
C. 日落前后
D. 午夜
答案 C 、D、 A
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