靚女姚志成 2011-04-17

水圈與大氣圈相互作用

第一節 水汽與天氣

地球上的水和大氣是一切生物生命活動（包括人類生存）最基本的物質，因此，水圈和大氣圈成了影響人類生存最為直接的兩個圈層。這兩個圈層在自然地理系統中起著最為重要的作用。它們不僅各自處在不斷的運動，而且它們之間還在相互滲透、相互制約、相互作用著。

水汽是聯絡大氣圈和水圈的紐帶，它既是水圈的一部分，也是大氣圈的重要組成成分。在大氣圈中水汽含量的分佈及其三相變化，造成了大氣中天氣現象的產生以及這些天氣現象分佈的地區差異。大氣中一切天氣現象的產生歸根結底是水汽參與的結果，可以這麼說，沒有水汽的參與就不會有天氣現象產生。

一、水汽分佈與天氣

大氣中的水汽主要來源於水圈（地表）中的液態水蒸發，受制於溫度和水源，不均勻分佈在大氣中。在溫度越高、水源越充足的地區，大氣中水汽的含量越多；反之越少。海洋以及潮溼的陸地表面，大氣中水汽含量多，而乾燥的陸地表面上空，水汽含量很少；低緯（除熱帶沙漠地區）水汽含量多，而高緯較少。大氣中的水汽含量越多，溼度越大，越容易形成降水，因而大氣中終年水汽含量豐富的地區多形成溼潤氣候，反之，水汽少的地區多形成乾旱氣候；水汽越多，也越有利於天氣現象產生。因此，海洋上空的空氣溼度大，受海洋影響的海洋性氣候區內，常形成多雲、多霧、多陰雨天氣。而乾燥的大陸內部卻以晴朗少雲的天氣為主，即使有霧形成，也多以產生在近地表的輻射霧為主，且消散很快，年總降水量少。由於低緯度地區溫度較高，利於蒸發，加上廣闊的海洋水域，水源充足，大氣中水汽含量很豐富，常形成雲雨天氣，年降水量非常豐沛，而高緯地區則相反，即使有降水形成，降水量也很小，多以雪為主。

在垂直方向上，近地表面水汽含量最多，越往高空去，水汽越少，到對流層頂附近（10Km高度），大氣中水汽含量幾乎為零，平流層以上大氣基本不含水汽。因此，大氣中的天氣現象幾乎全部集中在對流層，平流層及其以上大氣幾乎無天氣現象可言。

二、水汽相變與天氣

一切天氣現象的產生，實際上是大氣中水汽運動及其相變的結果。隨著氣流的升降或水平運動，大氣中的水汽因溫度的改變（主要指溫度的降低），會從氣態轉變為液態和固態，即水汽發生凝結和凝華，從而產生各種天氣現象。主要的天氣現象有：雲、雨、雪、霧、露、霜、雹、霰等。

（一）雲、霧

雲是由水汽在空中形成的凝結（華）物，主要由水滴、過冷水滴及冰晶組成。從物質組成上，可分為水成雲、冰成雲和混合雲三大類。雲是降水的基礎，是地球上水分迴圈的中間環節，一定的雲狀常伴隨著一定的天氣出現，因而云對於天氣變化具有一定的指示意義。霧是懸浮於近地面空氣中的水滴和冰晶。當空氣中水汽充沛，且達到飽和時，水汽便凝結形成雲霧。水汽越充足，形成的雲霧範圍越廣，厚度越大。

雲霧的形成，大大降低了大氣透明度，削弱了到達地表的太陽輻射，使白天的氣溫不致升得過高，如陰天氣溫常常較低；同時，使大氣逆輻射增強，對地面有一定的保溫作用，尤其夜間的保溫作用更為顯著，多雲的夜間常感到比較溫暖。雲對地表溫度的作用如圖10-1 所示。總之，雲霧的形成，改變了地表溫度，使氣溫的日較差減小，白天的氣溫不致升得過高，夜間不致降得過低。

圖10-1 雲對地表溫度的作用示意圖

（二）雨、雪（降水）

雨是指從雲體中降落到地表的液體水滴，雪是指從雲中降落的固態冰晶。不同的雲，由於其水平範圍、雲高、雲厚、雲中含水量、雲中溫度和升降氣流等情況不同，因而降水的形式、強度、性質也隨之有著明顯的差異。其中，降水量的大小直接與大氣中水汽的含量有關，在世界降水量分佈圖上，降水分佈的總趨勢是海洋高於陸地，低緯高於高緯；降水的形式與氣溫有關，低緯以液態的降雨為主， 而高緯以固態的降雪為主。