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絕對濕度和相對濕度,你能分清嗎?

其實南方人喜歡吃麻辣美食,不單單是因為愛好,還有氣候和地理條件的原因。南方天氣多潮濕下雨,這個時候就需要多吃花椒、辣椒來祛濕。為什麼南方比北方濕氣更重?如果僅僅回答降水更多

其實南方人喜歡吃麻辣美食,不單單是因為愛好,還有氣候和地理條件的原因。南方天氣多潮濕下雨,這個時候就需要多吃花椒、辣椒來祛濕。

為什麼南方比北方濕氣更重?如果僅僅回答降水更多,那可拿不到高分。

其實上周我們在介紹露點溫度的文章裡,就引入過濕度的概念。今天我們就來好好聊聊濕度這件事。

  • 濕度是什麼?可以用哪些指標表示?
  • 濕度受哪些因素影響?是如何隨時間變化的?
  • 有哪些地理現象和濕度有關?

01 和濕度有關的物理量

濕度,從字面理解就是幹濕的程度,表示大氣中的水汽含量。具體來看,我們可以用什麼物理量表示大氣中的水汽含量呢?

一般表示水汽含量的物理量可以分為絕對含量和相對含量兩類。

一、絕對含量:表示水汽實際存在的量

以下概念可以表示空氣中水汽的絕對含量。

  • 絕對濕度

又稱水汽密度,指單位體積空氣中含有的水汽質量。常用單位是kg/m3。絕對濕度不容易直接測量,實際使用比較少。

  • 露點溫度

指當空氣中的水汽含量和氣壓不變時,降溫使水汽達到飽和時的溫度。當氣壓一定時,水汽含量越大,露點溫度就越高。

二、相對含量:表示空氣中水汽距離飽和的程度

空氣中所能容納的水汽是有限的,當水汽含量達到上限,空氣就達到飽和。所有還可以用相對含量表示空氣中水汽距離飽和的程度。

空氣容納水汽的限度隨溫度的增高而增大,所以在分母中要強調“同溫度下”,在計算相對濕度時,應該將實際水汽含量和同一溫度下飽和空氣的水汽含量做比較。

以下這幾個概念,都是表示空氣中水汽的相對含量的。

  • 相對濕度

飽和水汽壓:水汽達到飽和時的水汽壓強

相對濕度越大,說明水汽越接近飽和。r=100%時,水汽達到飽和。

  • 飽和差

飽和差=同溫度下飽和水汽壓-實際水汽壓

飽和差越小,說明水汽越接近飽和。

  • 露點差

露點差=實際氣溫-露點溫度

露點差越小,說明水汽越接近飽和。

【小結】

02 濕度的影響因素

一、水汽的供應量

空氣中的水汽主要來自於降水和下墊面的蒸發。

和水汽來源有關的降水量、水體面積、蒸發條件、土壤水分含量、植被覆蓋度等因素,以及影響水汽輸送的條件如風、垂直氣流等,都會影響濕度。

二、氣溫——決定空氣最多能容納的水汽量

如上圖,氣溫越高,空氣所能容納的水汽含量就越高,所以濕度必然和氣溫有關。那濕度是如何隨氣溫變化而變化的呢?絕對濕度和相對濕度要分開討論。

絕對濕度與氣溫呈正相關。因為同等水分條件下,氣溫高時,蒸發快,進入大氣的水汽多,絕對濕度就大(實際水汽壓也大)。

水汽含量不變時,相對濕度與氣溫呈負相關。因為水汽含量不變,實際水汽壓也不變,當氣溫高時,飽和水汽壓高,相對濕度就小。

【小結】

降水多,空氣中的水汽供應量就大,氣溫高,空氣容納水汽的能力強,所以氣候濕熱的地區,空氣濕度也就偏大瞭。因此大傢常說我國南方比北方濕氣重,也就能找到原因瞭。

03 濕度的日變化和年變化

濕度受氣溫影響,因此近地面濕度也和氣溫一樣具有周期性的日變化和年變化,但變化規律更為復雜。而且絕對濕度和相對濕度的變化規律也是不一樣的,這是為什麼呢?

一、絕對濕度

1、絕對濕度的日變化:一般和氣溫呈正相關

絕對濕度每天有一個最高值出現在午後,一個最低值出現在清晨。

原因:對流運動不旺盛時,氣溫主要影響蒸發過程,溫度高,蒸發快,進入大氣的水汽多,絕對濕度就大。因此絕對濕度與氣溫成正相關,絕對濕度的極值也出現在溫度的極值處。

拓展:在對流運動旺盛的地區和季節,垂直方向的水汽輸送對絕對濕度的影響就不能忽略瞭。近地面氣溫升高時,對流運動旺盛,使近地面水汽更多被上傳到上層大氣,導致下層的絕對濕度減小。這種情況的絕對濕度日變化就更加復雜。

2、絕對濕度的年變化:和氣溫呈正相關

和氣溫一樣,絕對濕度的最高值出現在7~8月,最低值出現在1~2月。

二、相對濕度的日變化和年變化

1、相對濕度的日變化:和氣溫呈負相關

相對濕度每天有一個最大值出現在清晨,一個最低值出現在午後。

原因:氣溫升高時,雖然地面蒸發加快,水汽壓增大,但這時飽和水汽壓隨溫度升高而增大得更多些,使相對濕度反而減小。所以相對濕度的日變化與溫度日變化相反。

2、相對濕度的年變化:一般和氣溫呈負相關

在內陸幹燥而全年絕對濕度變化不大的地方,濕度主要受氣溫影響。因此相對濕度冬季最大,夏季最小。

季風氣候區受氣溫、水汽雙重影響,變化比較復雜。

04 濕度對生產生活的影響

空氣的濕度狀況影響著雲、霧、降水等天氣現象和蒸發的快慢,和人類生產生活密切相關,其中關系最大的是相對濕度。

1、一般來說,什麼季節什麼時刻最容易起霧呢?

冬季。冬季氣溫低,空氣容納水汽的能力有限,所以相對濕度越大,水汽越容易達到飽和,凝結成霧。如果雨後夜間放晴,或者在晴朗夜間吹起濕潤的南風或東風時,都很容易見到大霧。想一想,這是為什麼呢?

2、空氣幹燥,指的是絕對濕度小、還是相對濕度小?

從科學定義看,空氣幹燥指空氣中水汽含量少,所以應該是指絕對濕度小。但是人體能感受到的幹燥,卻指的是相對濕度小。相對濕度小,人體汗液蒸發越快,所以會感覺空氣更幹燥。

3、相對濕度100%的空氣,有可能很幹燥嗎?

有可能。當氣溫很低時,空氣容納水汽的限度也很小,這時就算相對濕度達到100%,空氣中的水汽含量也是十分少的,所以空氣實際上是幹燥的。

4、在其他條件相等的前提下,相對濕度A地(10%)、B地(40%),哪裡的蒸發量可能更大呢?

應該是A地。為什麼呢?就像兩輛公交車(空間一樣大,滿座都是40人),一輛隻坐4人,一輛坐瞭16人,到瞭下一站,哪一輛能容納更多的乘客呢?當然是空一點的隻坐瞭4人的那一輛。同理,A地的相對濕度小,也就是說還有90%的額度可以接納水汽分子。所以,A地的蒸發會更強烈,有更多的水通過蒸發進入空氣中。

搞懂瞭這個原理,以下這些內容,是不是就很好理解瞭呢?

相對濕度越小,地面蒸發量越大,幹旱更嚴重,也越容易發生森林火災。

相對濕度越小,植物蒸騰越快。相對濕度如果在30%以下,特別是在高溫和風速較大時,農作物就會枯萎甚至死亡。

倉庫儲存需要在適宜的濕度中。一般水果蔬菜是50~70%,濕度太小會加速蒸發,使水果、蔬菜失水;濕度太大又會加速腐爛。糧食儲存倉庫相對濕度最好在50%以下,以防止黴爛。

相對濕度越小,人體汗液蒸發越快,人的感覺越涼快。但相對濕度太小也會導致嘴唇幹裂、喉頭燥癢等現象。

05 來做題吧

答案見文末

(廣東佛山市實驗中學2020屆高三上第一次月考)相對濕度是大氣的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓之比,用百分數表示。相對濕度能直接反映空氣距飽和的程度,一天中相對濕度最低值一般出現在14:00左右。下圖為某地溫室大棚內相對濕度日變化曲線圖,其中,a、b、c三條曲線分別表示不同天氣狀況下的相對濕度變化。據此回答下列問題。

1.該地溫室大棚內一天中14:00左右相對濕度最低,主要原因是(單選)

A.飽和水汽壓大

B.飽和水汽壓小

C.實際水汽壓大

D.實際水汽壓小

2.判斷該地溫室大棚內a曲線表示的天氣狀況最可能為(單選)

A.陰天

B.多雲

C.晴天

D.雷雨

3.若冬季降低大棚內的相對濕度,應采取的通風辦法是(單選)

A.早晨放頂風

B.中午放頂風

C.早晨放底風

D.中午放底風

【解析】

1.A

根據公式

相對濕度最小,說明可能是實際水汽壓小,或飽和水汽壓大。又因為14:00時溫度最高,則實際水汽壓是大的,因此隻可能是此時的飽和水汽壓大。

2.A

a曲線的相對濕度一天中變化幅度最小,說明該日的天氣狀況變化小,白天氣溫不高,晝夜溫差小,因此最有可能是陰天。(雷雨時天氣狀況變化較大,排除。其餘天氣的雲量從大到小排序是:陰天>多雲>晴天,雲越多晝夜溫差越小。)

3.B

根據公式

要降低濕度,應讓實際水汽壓減小,飽和水汽壓增大。

由於大棚具有保溫作用,在密閉條件下,棚內溫度始終比棚外高,無論什麼時候放風,都會導致冷空氣進入,棚內溫度降低,飽和水汽壓減小,因此放風後棚內相對濕度的減小隻能是實際水汽壓減小引起的。

相比棚外,棚內溫度高,實際水汽壓大,空氣比較濕潤,當與外部較幹燥的大氣發生交換時,就會使棚內實際水汽壓減小。這就是通過放風使相對濕度減小的原理。

中午,太陽輻射強,大棚內溫度最高,實際水汽壓也達到最高值,此時最需要通風減濕。如果放頂風,冷空氣在上,熱空氣在下,促進對流和棚內外空氣的交換,從而快速降低棚內的實際水汽壓。如果放底風,冷空氣從下方進入,熱空氣向上運動到棚頂停留,就不利於空氣對流,所以選B,不選D。

冬天早晨不宜放風。因為冬季室外氣溫低,而早晨又是一天中氣溫最低的時候,如果早晨放風,容易造成大棚內溫度驟降,蔬菜作物無法及時適應而被凍壞,所以不選A、C。

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作者 山竹 | 審稿 羊羊

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