第4章 大气中的水分.pptVIP

第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日§1.蒸发与蒸腾§2.水汽的凝结§3.大气降水第四章大气中的水汽第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日§1.蒸发与蒸腾水面蒸发土壤蒸发植物蒸腾农田水分蒸散第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日水面蒸发影响水面蒸发的因素：水面的饱和水汽压与空气中水汽压之差；水面上风速；溶液浓度；水面上大气压。下垫面中，水面的蒸发速度几乎是最快的，它的蒸发主要取决于水面上空气象条件，一般以它的蒸发量作为一个地方水分需求的参考。第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日土壤蒸发重力水阶段：（稳高阶段）土壤在充分灌溉或较长时间降水后，其水分含量超过本身能够容纳最大持水量，多余的水分在重力作用下向下渗漏，称重力水。此阶段水分的蒸发类同于水面蒸发，蒸发速度取决于表面气象条件，甚至比水面蒸发速度更大。毛管水阶段：（速降阶段）土壤通过其颗粒间的空隙储存的水分。此阶段的土壤蒸发取决于两方面：气象条件以及土壤性质。生产上应采取适当的措施降低该阶段的土壤蒸发，如覆盖、中耕等。束缚水阶段：（稳低阶段）当土壤水分持续降低，表层土壤中毛管断裂，形成干土层，此时，土壤颗粒周围也存在部分水分，但紧紧被其吸附不能为作物所吸收，此时，土壤水分蒸发基本停滞，只是经土壤孔隙，下层土壤水分通过分子扩散的形式向表层输送。第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日植物蒸腾植物的蒸腾既是物理过程，也是其生理过程，是作物根系吸收水分和矿物质等的动力来源。其蒸腾量（速度）取决于叶片温度和空气中水汽压以及叶片表面湍流。植物整个生长期吸收的大量水分主要用于蒸腾，我们把农作物生长期内总的蒸腾耗水量与作物收获的干物质量的比值称为作物的蒸腾系数第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日农田水分蒸散农作物生长过程中，土壤蒸发与植物蒸腾同时存在，其共同消耗的水分称为农田水分蒸散，简称蒸散。农作物不同生长时期，水分消耗的方式有所差别：苗期主要是土壤蒸发，当作物封行后，蒸腾就是其主要方式了。农田水分蒸散的计算、估测是精确农业的一个重要方面，历来是研究农田水分需求的重点和热点，也有诸多的估算公式，但受到不同农作物、不同气象条件和土壤条件的影响，其实际蒸散差异较大。常用的农田水分蒸散的估算办法主要有：水分平衡法、桑斯威特法、彭曼法、鲍恩比法等。任一种农田水分蒸散模型计算结果都小于自由水面水分蒸发速度。第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日§2.水汽的凝结水汽凝结的条件水汽的凝结物地面水汽凝结物近地面空气中水汽凝结物自由大气中水汽凝结物第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日水汽凝结的条件空气中水汽达到饱和或过饱和增加空气中水汽含量降低空气的饱和水汽压通过降低空气温度的方式来降低空气中的饱和水汽压，空气的降温方式主要有：辐射降温、平流降温、绝热降温和混合降温。充足的凝结核清洁的空气中水汽很难凝结（凝华），凝结核的作用为降低空气的饱和水汽压（减小其曲率、增加与水分子的吸引力等）。辐射降温：夜间，地表通过地面有效辐射大量散失热量，温度下降，而接近于地表的空气温度随之而下降，此称之为辐射降温。平流降温：暖空气流入到冷的下垫面，下层空气由于和地表的热量交换而降低温度，这种方式称为平流降温。绝热降温：当空气团与外界热量交换达到动态平衡，称为绝热。绝热的空气团作上升运动时，由于大气压减小，空气膨胀而作功，内能降低，温度下降，称为绝热降温。分干绝热和湿绝热两种形式，区别在于有无水汽凝结，其降温速率分别为每上升1hm，温度下降1℃和约0.5℃。混合降温：两团温度不同的未饱和空气相混合后，温度发生变化，称为混合降温，它有可能使得空气达到饱和状态。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日水汽的凝结物地表的水汽凝结物——露、霜地表凝结面温度大于0℃凝结为露，反之为霜，其它还有雾淞、雨淞等；露和霜形成的降温方式：辐射冷却。形成露和霜的有利天气条件：夜晚晴朗微风的天气。雾淞形成原因：蒸发雾遇到冷的物体（树枝等）在其表面凝结而形成。雨淞形成原因：雨水在冷的凝结面上冻结而成。露水可以补充作物（土壤）由于蒸发、蒸腾等消耗的水分，有效性强，重露其降水量可接近0.3mm。植物叶片上凝露对微生物的繁殖非常有利，是诱发作物病害的一个重要条件；露水对牛、羊等食草动物采食有不利的影响。霜与霜冻是不同的概念，霜冻是指初冬，植物表面的温度下降到冰点以下的低温而使其体内组织冻结产生的短时间低温危害。第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日第11页，共30页，星期