一次中等相对湿度结露的成因分析

罗荻，邱光敏，邓冬梅，邹于琴，邓丽萍

（1.长汀县气象局，福建长汀　366300；2.武平县气象局，福建武平　364300；3.漳平县气象局，福建漳平　364400）

一次中等相对湿度结露的成因分析

罗荻1，邱光敏2，邓冬梅1，邹于琴1，邓丽萍3

（1.长汀县气象局，福建长汀366300；2.武平县气象局，福建武平364300；3.漳平县气象局，福建漳平364400）

《地面气象观测规范》指出结露的天气条件要晴朗少风湿度大，而福建省长汀县气象观测站在一次结露时，地面气象观测中观测到相对湿度在53%～59%，相对湿度与《地面气象观测规范》中结露的天气条件要晴朗少风湿度大的标准有差异。根据当时形成露时的各种气象要素实况、天气条件和有关资料进行分析，说明此次中等相对湿度结露虽然与《规范》中规定湿度要大和有关文献结露时的相对湿度指标的要求差异显著，但仍属正常。

露；相对湿度；长汀县

罗荻，邱光敏，邓冬梅，等.一次中等相对湿度结露的成因分析［J］.广东气象，2016，38（4）：34-36.

露是一种很常见的地面凝结现象，结露的天气条件为“晴朗少风湿度大的夜间地表温度0℃以上”［1］，而王道远［2］、欧阳彩虹等［3］提出形成露时的相对湿度指标为≥70%。2013年4月14日长汀县气象局值班员观测到相对湿度在53%～59%时，观测场上草尖和叶缘以及地温场的地面温度表玻璃上已经有露生成，这与《地面气象观测规范》要求的湿度大和有关文献结露时的相对湿度指标差异显著。本研究根据长汀县观测站当时的温度、湿度、气压和风速等要素实况和天气条件结合前期有关气象资料等对该次露的成因进行分析。

1　气象要素实况

4月14日19：30（北京时，下同）值班员在观测场巡视时发现草的叶尖和叶缘以及地温场的地温表玻璃上已经有露生成，因形成不久，属初始状态，呈现细小而密集，与植物“吐水”不同［4］。值班员记录为露，针对此种天气现象出现，对各气象要素变化进行分析。

1.1相对湿度与水汽压

根据图1所示，4月14日17：31—19：30相对湿度、水汽压呈逐渐增大趋势，19：06相对湿度、水汽压达最大，分别为59%、15.3 hPa，温度露点差异最小为8.4℃，持续1 min，其中19：06—19：30相对湿度平均为56%，水汽压平均为14.1 hPa，平均温度露点差为9.3℃。

图1　逐分钟湿度、水汽压、温度露点差的变化

1.2气温与地面温度

从图2来分析，4月14日17：31—19：30气温、0 cm地温、5 cm地温均持续降低，2 h分别从25.8、25.2、24.9℃降低到21.2、19.2、21.1℃。另外，气温、0 cm地温从18：59起加速降低，为结露形成创造有利条件。

图2　逐分钟气温、地温变化

1.3其他气象要素

根据图3分析，17：30—19：30本站气压持续升高，但升幅微小，2 h仅升高0.7 hPa；而风速在2 h呈下降趋势，在0.1～2.5 m/s之间波动，平均风速为1.3 m/s，19：13—19：17为静风，也为露形成创造了有利条件。另外，从日照数据分析，14日16：00—20：00，天空除16：00有微量淡积云外，其它时次均无云；各时次水平能见度≥35.0 km；16：00—17：00日照时数均为1 h，一直持续到17：42止。

图3　逐分钟气压、风速变化

2　成因分析

根据马格努斯经验公式：

其中E1为清洁水面饱和水汽压（hPa）；E0为温度为0℃时饱和水汽压（hPa）；t为摄氏温度（℃）。相对湿度公式：

其中，f为相对湿度（%）；e为实际水汽压（hPa）；E为饱和水汽压（hPa）。

由式（1）和（2）可知，在等压条件下，饱和水汽压只与温度有关。当温度降低，饱和水汽压也随之降低，相对湿度将增大；相对湿度为空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比，当E与e相等而相对湿度达100%时，即空气达到饱和，这时的温度为露点，当等压降温继续进行到超过饱和水汽压时，水汽凝结开始发生，便有露生成［5］。因此，一般情况下，相对湿度在70%以下是不易生成露的。为何这次相对湿度不到60%会有露生成，经分析主要是由以下几个方面的原因产生。

1）露与相对湿度探测位置不一致。

气象上通常所说的“气温”和“湿度”是指距地1.5 m高百叶箱中的空气温度和相对湿度。在晴朗微风天气条件下，日落后，当温度下降时，百叶箱测量的温度和湿度与贴地层的温度和湿度不一样［6-7］。在这种天气条件下，日落后贴地层特别是草丛的温度比百叶箱的温度要低、湿度要大。因此，虽然百叶箱中的湿度远未饱和，而贴地层草丛中的湿度可能已经达到过饱和，就可能形成露［8-9］。17：23地面温度开始小于气温，且温差逐渐加大，18：17达最大2.7℃，此后维持在2.5℃左右，持续了将近1 h，后因气温降幅增大，两者温差降至2.0℃。当地面温度小于气温且温差逐渐增大时，说明贴地层相对湿度大于百叶箱湿度，其增湿的幅度比百叶箱来得大。17：33—19：06百叶箱的相对湿度上升了21%，达到59%，此时贴地层相对湿度更大，地面温度很可能降到露点以下，贴地层空气中的水汽含量已达到过饱和，在地面或地物的表面发生了水汽凝结而有露生成。19：07因受风速减小影响，箱内外空气和上下层空气交流迟缓，以及凝结已经开始，凝结释放的潜热，部分地补偿温度下降的损失等综合影响，故降温速率开始减小，造成温度露点差稍有加大、相对湿度等略有减小。

2）自动与人工器测湿度的差异。

由于材料、工艺、方法、维护等方面的原因，造成湿度传感器与人工器测相对湿度在准确度方面存在一定的误差。加上相对湿度的测量原理与方法、观测时间与空间、采样方式与算法不同等因素，使相对湿度自动站比人工站测得的值偏小［10-11］。该日20：00对比观测中相对湿度自动站比人工站小8%，按差值订正，19：01—19：30出现露时自动站相对湿度在61%～67%之间，平均相对湿度为64%。统计资料表明：10—19日20：00对比观测10 d，自动站比人工器测的相对湿度平均偏小6%，是造成该次表面看相对湿度不到60%有露生成的原因之一。

3）天气条件。

17：42日照结束，因日落时的西边山体仰角约3.9°，故加上时差订正本站实际日落时间为18：23。而由于散射作用，当太阳中心在地平线下约7°时，总辐射值为0 W/m2［12］，出现时间18：51，同时该时段风速开始有一个减小过程。考虑到总辐射为0后温度和湿度在百叶箱中反映出来有一个过程，会出现滞后性，结果到了18：56百叶箱中的温、湿度才出现跳变（气温加速下降，湿度突升）的情况。日落后由于地面或地物长波辐射加强，辐射支出明显大于辐射收入而冷却降温，从而使贴近地面和地物上的空气也随之降温增湿［13］，经过一段时间，贴地层相对湿度达过饱和形成露是有可能的。风小有利于贴地层空气得到更换，既送来较湿润的新鲜空气又将已经产生水汽凝结后的较干燥的空气带走，保证有足够多的水汽供应凝结，同时有利于贴地层温度的降低［14］。因整个傍晚天空无云及能见度在35.0 km以上，其良好的净空条件有利于地面和地物迅速辐射冷却降温增湿，适合于露的形成。

4）大气环流背景与前期要素的影响。

根据14：00的天气形势分析，当天本地上空500 hPa为槽后西北气流控制，低层切变在闽南，并逐渐移出福建省，东移入海，本地受偏东气流控制，湿度条件差，层结稳定。而地面由于前期温度较低、日照较少、蒸发较少、降水较多，地面水汽饱和度较高，植被含水量丰富，湿度还较大，因此虽然空气湿度较低，但贴地层湿度仍较大，还是容易形成露的。

根据上述分析，该次相对湿度不到60%结露的现象是多方面因素造成的，虽然与《地面气象观测规范》中规定的湿度要大，以及与有关文献提出结露时相对湿度指标的要求差异显著，但仍属正常。因此，值班员在遇到疑难记录时应认真进行分析，作出正确的判断，从而使气象观测记录符合“三性”要求。

［1］中国气象局.地面气象观测规范［S］.北京：气象出版社，2003.

［2］王道远.露的判定依据［J］.黑龙江气象，2002（2）：20.

［3］欧阳彩虹.露的判定依据［J］.广东气象，2004，26（2）：48.

［4］欧阳细美，卓贞容.夜间气象观测判断露的经验［J］.广东气象，2007，29（4）：63.

［5］王衍明.大气物理学［M］.青岛：青岛海洋大学出版社，1993.

［6］黄海洪，凌颖，董惠青.百叶箱内外气温特征分析［J］.气象，2003，29（12）：25-28.

［7］邓天宏，王国安，焦建丽.等.草温、0 cm地温、气温间变化规律分析［J］.气象与环境科学，2009，32（4）：47 -50.

［8］张玫，梁建国.一次霜降现象的地面气象要素分析［J］.广东气象，2009，31（6）：63-64.

［9］王淑艳，靳贵娟.关于霜形成时的温、湿条件的讨论［J］.黑龙江气象，2006（4）：28.

［10］赵丽英，许嘉玲.桂林自动站与人工站相对湿度观测对比分析［J］.气象研究与应用，2011，32（3）：84 -85.

［11］苑跃，赵晓莉，王小兰，等，相对湿度自动与人工观测的差异分析［J］.气象，2010，36（2）：102-108.

［12］邬平生，龚潜江，吴树立.等.气象学［M］.北京：农业出版社，1979.

［13］陈玲，张劲梅，李秀艳.东莞市草温与地温、气温的差异［J］.广东气象，2010，32（5）：56-57.

［14］蔡玲玲.如何判断自动气象站草面温度的异常［J］.广东气象，2010，32（1）：59-60.

Analysis of Causation for a DewForming Process in Moderate Relative Humidity

LUO Di1，QIU Guang-min2，DENG Dong-mei1，ZOU Yu-qin1，DENG Li-ping3
（1.Meteorological Bureau of Changting County，Changting，Fujian 366300；2.Meteorological Bureau of Wuping County，Wuping，Fujian 364300；3.Meteorological Bureau of Zhangping County，Zhangping，Fujian 364400）

As is pointed out in the Specifications for Meteorological Observation on Ground Surface，the weather condition for dew to form is light wind，large humidity and fine sky.When a dew formed in Changting，Fujian，however，the relative humidity was only between 53%and 59%，which was greatly different from the specification above.In this work，study is made of different observed elements，weather conditions and relevant data with the finding that the significant difference between the observed moderate level of relative humidity and that of the specification is still within normal range.

dew；relative humidity；Changting County

P426

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.04.008

2015-10-12

罗荻（1957年生），男，高级工程师，主要从事地面气象探测工作。E-mail：731452950@qq.com