[科普中国]-水汽凝结物

简介

产生于地表或地物上的水汽凝结物主要有露、霜、雾凇、雨凇等，产生于空气中的水汽凝结物主要有云和雾。1

地表和地物上的水汽凝结物露与霜夜晚或清晨，由于地面、地物表面的辐射冷却，使贴近地面的气层温度也随之降温，当温度降到露点以下时，在地面或物体表面上就会有水汽凝结物形成。如果凝结时的露点温度高于0℃，水汽凝结为露，如果露点温度低于0℃，则水汽凝华为霜。形成露和霜的有利天气条件是晴朗微风的夜晚。因为碧空有利于辐射冷却，而微风又能把已经发生过凝结的空气带走，使新鲜的潮湿空气不断流来补充，保证有足够多的水汽供应凝结，因此可形成较强的露或霜。无风时可供凝结的水汽不多I风速过大时由于湍流太强，使近地层空气与上层较暖的空气发生强烈混合，导致贴地空气降温缓慢，均不利于露和霜的生成。夏末秋初，贴地气层湿度较大，晴朗微风的天气较多，夜晚时间增长，有利于辐射冷却，故常出现露。对于霜，除辐射冷却外，在冷平流以后也容易产生，称为平流霜。热导率小的疏松土壤表面，辐射能力强的黒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，易于形成露和霜。在植物枝叶上，夜间温度较低而且湿度大，露或霜较重；在洼地与山谷，容易积蓄冷空气，产生霜的频率最大；在水域岸边平地和森林地带，产生霜的频率较小。

露的降水量很少，在温带地区夜间露量约相当于0.1～0.3mm的降水层，但在许多热带地区却很可观，多露之夜可有相当3mm的降水量。露量虽有限，但对雨水缺少的干旱地区的作物生长有重要意义在干热天气里，露常有维持植物生命的功能。例如，在沙漠中，有时数月无雨，植物仍可以依靠露水生存。但由于露会助长病菌的繁殖，故常用结露时间长短作为植物病害预测的重要指标。若水果表面沾有大量露珠而不散，会使果面产生锈斑，品质下降。露和霜形成时释放的潜热可缓和植物体温的下降，所以有霜的霜冻比无霜的霜冻危害轻些。1

雾凇和雨凇雾凇是水汽在树枝、电线或其他地物迎风面上形成的白色疏松的微小冰晶或冰粒。雾凇在我国东北和华北地区称为树挂。根据形成条件和结构，雾凇可分为粒状与晶状两种。当气温为-7～-2℃，有雾且风速较大的天气条件下，风将过冷却雾滴吹到冷的地物表面上冻结而形成的为粒状雾凇。由于粒状雾凇的结构较紧密，常使电线、树枝折断，对交通、通讯、输电线路等造成一定影响。气温约为-15℃左右，且有雰、微风的天气条件下，空气中过饱和冷却水可在物体表面上直接凝华生成雾凇，称晶状雾凇，其晶体与霜类似，结构松散，稍有震动就会脱落。

雨凇是过冷却液态降水(雨或毛毛雨)碰到地面物体后直接冻结而成的坚硬、光滑而透明的冰层，也称冻雨。多聚集在物体的迎风面。雨凇较雾凇更具危害性，它能压断电线、折损树木，对交通运输、电讯、输电以及农业生产都有很大影响。在高纬地区，雨凇是常出现的灾害性天气现象。1

近地气层中的凝结物当近地气层的温度降到露点温度以下，空气中的水汽凝结成小水滴或凝华为冰晶，弥漫于空气中，使水平能见距离小于1000m的天气现象称为雾。形成雰的基本条件是近地面空气中水汽充沛，有使水汽发生凝结的冷却过程以及凝结核的存在。在风力微弱、大气层结稳定并有充足的凝结核存在的条件下最易形成。

根据近地气层降温方式不同，将共分为辐射雾、平流雾和平流辐射雰，最常见的是辐射雾和平流雾。

辐射雾是由地面辐射冷却而形成的。有利于辐射雰形成的条件是：一、空气中有充足的水汽；二、天气晴朗；三、微风(1～3m/s)；四、大气层结稳定。辐射雾的出现有明显的季节性，多出现于冬半年，尤其是春、秋季的夜晚和日出前。此外，辐射雾的出现也有明显的地方性，低洼的地方像谷地、川地、河岸洼地及盆地，雰的发生较频繁。我国的四川盆地是有名的辐射雾区。其中重庆冬季无云的夜晚或早晨，雾日几乎占80%，有时还可终日不散，甚至连续几天。城市及附近由于烟粒、尘埃多，凝结核充沛。因此特别容易形成浓雾。如果机场位于城市的下风向，这种雾就会笼罩机场，严重影响飞机的起飞和着陆。

平流雾是吸湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。例如，在寒冷季节洋面上的暖湿空气流入大陆时，可生成平流雾。形成平流雰的有利条件是：一、下垫面与暖湿空气的温差较大；二、暖湿空气的湿度大；三、适宜的风向(由暖向冷)和风速(2～7m/s)；四、层结较稳定。平流雾一般比辐射雾的范围广而深厚，在海洋上四季都可出现。在我国沿海以春夏为多寡季节。平流辐射算是平流和辐射因子共同作用形成的雾，又称混合雾。1

云云是地球上水分循环的重要环节，云能致雨、且云的发生发展伴随着能量的交换。云对天气的变化具有一定的指示意义，因而在天气预报中是重要的气象因子之一。云是大气中水汽凝结、凝华形成的水滴、过冷却水滴、冰晶或由它们混合形成的云滴组成的悬浮体。

云的存在和发展必须具备的条件是空气中水汽达到过饱和状态，有凝结核，还必须有水汽的不断输送和补充。除此之外，还要有使空气中水汽发生凝结的冷却过程，即空气的垂直上升运动。同时，也只有空气的垂直上升运动，才有可能由地面向云体中不断输送水汽以维持云的存在和发展。引起初始空气垂直上升运动的原因很多，如温暖季节，由于近地层空气受地面强烈增温而产生的热对流上升，空气水平流动遇山，而沿山坡被迫拾升，暖空气在冷空气上爬升，运动速度不同的两层空气，在其界面上产生波动，在波峰上会产生空气的上升运动等。这些上升运动都可促使云的形成。1