对空中水的平均游程的粗分析

张学文

对空中水的平均游程的粗分析张学文，2025 01 23
气象学早就明确大气中的降水现象与下垫面的蒸发现象是两个互补的现象，蒸发与降水是空中的水分循环的两个侧面。
这里就依据这个基本认识，参考有关数据去推测全球平均意义下，水分在空中平均移动距离。即平均而言，空中水从蒸发进入大气到变成降水而脱离大气，其平均的运动距离（指水平距离）是多少。
如何分析这个问题？这里的分析思路是：
估量空中水的平均移动速度、估量空中水的平均寿命（在空中的平均滞留时间），进而估量平均移动距离。  我的思路是先探索空气的平均移动速度（全层空气的平均风速），以及风速其在各个高度是的分布。再根据水汽的铅直分布与空气的铅直分布的区别，估量水分运动的平均速度。然后利用平均速度去乘以空中水的平均寿命（滞留空中的平均时间）...为此，
   1. 我从我过去写的《熵气象学》一书中知道：全球大气的平均风速是8.13m/sec.
   2. 考虑到空气的移动速度是从地面到30多公里高空的平均风速，而的大气中的特点是底层风速小高空风速大。而水分又集中在5公里高度以下。我初步取空中水的平均移动速度是空气应当速度的二分之一，即初步认为空中水的平均移动速度是4m/sec.
   3. 如果取全球平均的年降水量是1000毫米而大气中的平均的含水量是25毫米，那么这就意味着空中水平均每年循环40次，或者说水汽平均大致是9天水分循环一次。
  4. 空中水平均以4米/秒的速度运动，那么9天可以它可以移动3105公里。
  5. 于是我们可以粗略地说平均而言，空中水汽（从蒸发进入大气层中开始）是平均移动了3105公里以后才变成雨滴雪花（降水）而离开大气的。
  6. 考虑空中水不会是从蒸发地点直奔降水地点而运动移动的（移动的），所以降水地点的的水汽一般而言，不是直线运动，而是从蒸发地点曲曲折折地到达降水地点的。于是我估量应当为3105公里再打一个折扣。我初步假设此折扣大致为70% 。即3105乘以0.7=2173公里，所以我初步估量
  7. 全球平均意义下的降水的水汽来源平均是2200公里的范围内的蒸发。即空中水的全球平均游程大约是2200公里。
  8. 当然不同地点，不同季节、不同天气过程等等都在影响着当地该季的空中水的平均游程。
  9. 这个分析显然比较粗。但是我估量数量级不会有很大的出入。而这个结果也提示我们降水的水汽来源与地球半径比，它仅是地球半径的1/3.可见降水的来源并不算远。


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