近地面的水分循环

张学文

2006-2-11

(气象港*20060211*sh1*张学文*原创稿)

 

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拿起开水壶的盖子,我们经常看到盖上凝结的水珠又落回开水壶里。这壶盖上的水分显然是壶里的水蒸发后在壶盖上凝结而形成的。我们不妨把这些落回壶里的水分称为水壶和壶盖之间的水分小循环,几十厘米内的水分小循环。

准噶尔冬季近地面的阴雾天气里经常出现弱降水,阴雾天气里米雪。我认为它也是一种水分小循环,是数百米气层内的水分小循环。

冬季乌鲁木齐的雾天很多。我们已经知道它是发育在准噶尔盆地逆温层下的数百米厚的气层内的低云或者雾。如果这里的雾或者低云里的水分太多,或者说在太阳辐射变化的影响下,有一部分雾云变成雪而降落,它们就是米雪或者十分小的雪花,有的遇到冷的树支而形成雾凇或者雨凇。有的阴雾天气不仅可以维持多日,也可以形成长时间的强度很弱的降水。其中有的数日的合计降水量可以达到0.7毫米。

冬季的准噶尔盆地由于地面有积雪,所以它可以为低层大气补充水分,使近地面的空气湿度接近饱和或者达到过饱和状态。由于上面有逆温层阻挡,下面的水分难以向上层扩散而远飘它方。结果是逆温层下的中性气层就成为水分活动的舞台。它从地面蒸发,在数百米的气层内活动,时而成雾、成云、成霜、成雪。于是就在近地面的数百米厚的气层内形成了蒸发-成云雾-成雪雨再降落的小循环过程。

我们不妨认为,这里是盆内气团,是地方性的水分循环,是云雾的试验室。

如图提示,最下面是近地面湿中性空气层:厚度为200-700米,湿度呈饱和或者过饱和状态,空气中存在雾滴、冰晶、可能存在米雪、霰、小雪花、小雨滴。这层里的空气温度随高度升高而迅速降低,递减率大约是100米降低1℃。它是中性(或者不稳定)的气层。既空气可以在这里自由上下运动而不需要外界的动力。

最上面(海拔约2公里以上)是温度随高度递减的自由大气层。

在地面湿中性层和自由大气层之间是逆温层。这是一个阻隔自由大气与近地面空气交换的稳定气层。温度随高度升高或者不变化。它的厚度可以达到1公里,或者更厚。

参考文献:

新疆短期天气预告指导手册,第8章。张家宝主编