水汽形成天气系统的演变

天空中的云是一种自然现象。它给我们带来的雨水滋润着地球上所有事物的生长，并构成水循环的重要部分。阳光普照的天空往往更富有诗意，人们无限遐想，因为多变多彩的云层服装，当云层聚集挡住阳光时，雷暴和暴雨可能会来临。雾，又称接地云，不仅在雾扩散时给人们的交通带来各种不便，而且由于水蒸气含量的增加以及更多有害气溶胶粒子和病毒细菌的附着，给人类健康带来了隐患。云和雾与我们的日常生活密切相关。它们的形成都与大气中水蒸气的凝结有关。

大气中没有多少水蒸气，最多只占大气的4%。在我们的日常生活中，我们经常感到空气有时潮湿，有时非常干燥，因为空气中的水蒸气有时或多或少。我们用空气的湿度来表示大气中包含的水蒸气量，这可以用仪器来测量。

由于重力的作用，地面附近的空气相对稠密。海拔越高，空气越稀薄。大部分空气集中在离地面约10公里的这层大气中，而大气中几乎所有的水蒸气都集中在这层大气中。雨、露、霜和雪是由大气中的水蒸气形成的，所以它们主要出现在大气的下部。

大气中的水蒸气主要来自地球表面。来自河流、湖泊和海洋的水、潮湿的土壤和动植物的水不断地蒸发到空气中。寒冷地区的冰雪也在慢慢升华。进入大气层后，水蒸气变成云并导致降雨，或凝结成霜和露，然后返回地面，渗入土壤或流入河流、湖泊和海洋。之后，它会蒸发(升华)并再次凝结(浓缩)。因此，在自然界中，水循环往复，并在循环运动中不断改变自己的状态。液态水可以凝固成固态冰或蒸发成气态水蒸气。气态水蒸气可以凝结成液态云、雾、雨和露水，也可以凝结成固态冰晶、雪和霜。然而，固体冰、雪、冰雹和霜可以融化成液态水或升华成气态水蒸气，因此雨、露、霜和雪是这种水循环过程的产物。

水蒸气作为大气中含量最丰富、最不稳定的温室气体，不仅在水循环中发挥着重要作用，而且在地球辐射收支平衡和能量传输中也发挥着重要作用。在大气辐射传输过程中，水蒸气既吸收来自太阳的短波辐射，又吸收来自地球的长波辐射。水的相变在大气物理过程中起着重要的作用。一个地方在水蒸气的蒸发过程中消耗能量，而另一个地方由于水蒸气的凝结而释放能量。在大气能量传输过程中，水的蒸发和输送产生的潜热是能量从赤道向高纬度输送的重要途径。

因此，全球水循环推动了世界上能量的重新分配，大气水汽影响云的生成和降水的分布。大量的水蒸气是云形成的先决条件。构成云体的单个云滴和冰晶是由冷凝或升华产生的。当相对湿度大于100%时，水蒸气凝结成水滴或直接凝结成冰晶。这些云滴和冰晶通过蒸发和沉淀过程消失。云体或云系统的持续存在是由于不断产生新的云粒子，包括云滴和冰晶。水蒸气在生成云的过程中凝结并释放能量，影响大气的动态结构，改变大气的垂直稳定性，从而影响天气系统的形成和降水的类型，并导致气候和天气系统的演变。