云和降水微物理学

yun he jiangshui weiwulixue
云和降水微物理学
microphysics of clouds and precipitation

   研究粒子（云滴、冰晶）和粒子（雨滴、雪花、霰粒、雹块等）的形成、转化和聚合增长的物理规律的学科。它是的重要组成部分，又是的理论基础。
　大气中的水汽凝结而成的云滴很小，半径大约10微米，浓度为10　成云致雨要经过一系列复杂的微物理过程：湿空气上升膨胀冷却，其中的水汽达到饱和，并在一些吸湿性强的云凝结核（见）上凝结而成初始云滴的凝结核化过程；云中的过冷水滴或水汽,在冰核(见)上冻结或凝华以及在-40[云滴和雨滴的尺度和浓度概量]　凝结核化过程　云滴由于受表面张力作用，通常呈球形。球形纯水滴表面的饱和水汽压，高于平水面的饱和水汽压。以半径为0.01微米的水滴为例，其饱和水汽压超过平水面的12.5％。在没有任何杂质的纯净空气中，初始的云滴只能靠水汽分子随机碰撞而生成。靠分子随机碰撞而产生云滴的可能性随着尺度增大而变小。微小的初始云滴，只有在相对湿度达百分之几百的环境中才不致蒸发。但实际大气的水汽含量很少能够超过饱和值的1％，因此,在没有杂质的纯净空气中是难以直接形成云滴的。事实上,大气中存在着各种凝结核,这为凝结成云滴提供了条件。云凝结核可分成两类：①亲水性物质的大粒子。它不溶于水，但能吸附水汽，在其表面形成一层水膜,相当于一个较大的纯水滴。半径为1微米的亲水核,其饱和水汽压只高于平水面的0.1％。②含有可溶性盐的微粒。它能吸收水汽而成为盐溶液滴，属吸湿性核。例如海盐的饱和水溶液，只要环境相对湿度高于78％,就可以凝结长大。随着凝结水量的增加,溶液滴的浓度越来越小，所要求的饱和水汽压也越高。但是，随着凝结水量的增加,溶液滴的尺度也随着增大,所要求的饱和水汽压又随尺度增大而降低。因此，不同浓度和不同尺度的溶液滴要求的饱和水汽压值各不相同(图2[不同食盐含量、不同直径的溶液滴产生凝结所必需的相对][湿度]　冰相生成过程　在没有杂质(冰核)的过冷水中，冰相的生成（水由气态或液态转化为固态）是由水分子自发聚集而向冰状结构转化的过程。聚集在一起的水分子簇,由于分子热运动起伏（脉动）的结果,不断形成和消失。分子簇出现的概率随温度的降低而增大。当分子簇的大小超过某临界值时，就能继续增大而形成初始冰晶胚胎。直径为几微米的纯净水滴,只有在温度低于-40　凝

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