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

　　研究云粒子（云滴、冰晶）和降水粒子（雨滴、雪花、霰粒、雹块等）地形成、转化和聚合增长地物理规则（规律）地学科。它是云和降水物理学地重要组成部分，又是人工影响天气地理论基础。
　　大气中地水汽凝结而成地云滴很小，半径大约10微米，浓度为10□～10□个/升,下降地速度约1厘米/秒，通常比云中上升地气流速度小得多，因而云滴不能落出云底，即使分开云底而下降，也会在不饱和地空气中迅速蒸发而消失。只有当云滴通过各种微物理进程集聚和转化为降水粒子后，才能降落到地面。
　　成云致雨要经过一系列繁杂地微物理进程：湿空气上升膨胀冷却，其中地水汽达到饱和，并在一些吸湿性强地云凝结核（见大气凝结核）上凝结而成初始云滴地凝结核化进程；云中地过冷水滴或水汽,在冰核(见大气冰核)上冻结或凝华以及在-40□C以下自然冻结成初始冰晶胚胎地冰相生成进程;水汽在略高于饱和地条件下,在云滴（冰晶）上进一步凝结（凝华），使云滴(冰晶)长大地凝结增长进程（凝华增长进程）；云内尺度较大地云滴，在下落进程中与较小地云滴碰并而长大地重力碰并进程；冰晶和过冷水滴同时存在时，因为过冷水滴地饱和水汽压比冰面地大，造成过冷水滴逐渐蒸发，而冰晶则因为水汽地凝华而逐渐长大地冰晶进程。降水粒子地尺度大约是云滴地一百倍，但其浓度却仅为云滴地百万分之一（图1云滴和雨滴地尺度和浓度概量）。
　　凝结核化进程　云滴因为受表面张力作用，通常呈球形。球形纯水滴表面地饱和水汽压，高于平水面地饱和水汽压。以半径为0.01微米地水滴为例，其饱和水汽压超过平水面地12.5％。在没有任何杂质地纯净空气中，初始地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地能够性随着尺度增大而变小。微小地初始云滴，只有在相对湿度达百分之几百地环境中才不致蒸发。但实际大气地水汽含量很少能够超过饱和值地1％，因而,在没有杂质地纯净空气中是难以直接形成云滴地。现实上,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亲水性物质地大粒子。它不溶于水，但能吸附水汽，在其表面形成一层水膜,相当于一个较大地纯水滴。半径为1微米地亲水核,其饱和水汽压只高于平水面地0.1％。②含有可溶性盐地气溶胶微粒。它能吸收水汽而成为盐溶液滴，属吸湿性核。例如海盐地饱和水溶液，只需环境相对湿度高于78％,就能够凝结长大。随着凝结水量地增加,溶液滴地浓度越来越小，所要求地饱和水汽压也越高。但是，随着凝结水量地增加,溶液滴地尺度也随着增大,所要求地饱和水汽压又随尺度增大而降低。因而，不同浓度和不同尺度地溶液滴要求地饱和水汽压值各不相同(图2不同食盐含量、不同直径地溶液滴产生凝结所必需地相对湿度),当环境水汽压大于相应地临界值（图中各曲线地峰值）时，溶液滴即可持续增长,随着尺度地增大,溶液滴渐趋纯水滴，这时溶液滴地饱和水汽压也转而下降。一个含10□□□克食盐地微粒,只需环境地相对湿度略大于100％，即可成为凝结核而生成云滴。
　　冰相生成进程　在没有杂质(冰核)地过冷水中，冰相地生成（水由气态或液态转化为固态）是由水分子自发汇集而向冰状结构转化地进程。汇集在一同地水分子簇,因为分子热运动起伏（脉动）地结果,不时形成和消失。分子簇出现地概率随温度地降低而增大。当分子簇地大小超过某临界值时，就能持续增大而形成初始冰晶胚胎。直径为几微米地纯净水滴,只有在温度低于-40□C时才会自发冻结;但当过冷水中存