尝试推荐“无效空中水”概念

张学文

尝试推荐“无效空中水”概念

张学文，20151109

本稿写于20151109，显然当时收集了一些资料但是没有完成。后来被搁置。现在重新认可这个主题，但是文稿结构有些乱而一时又不好修理，现在就带着结构有些乱的伤痕放在博客上供感兴趣者参考。面对檀成龙的方程，把括弧中的常数项看作是“空中水死库容”就是我主意（贡献）了。欢迎大家评论。张学文*20151203

檀成龙博主对我国空中水，降水空中含水量做了大量的定量对比关系

（公式）分析，并且获得了很有意义的结果。这些分析把气候意义的降水量与水汽压力，含水量的关系定量化了。其关系简单而相关程度是很不错的。在http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-921473.html   中他就简要介绍。

檀成龙经常在给我介绍这些进展的同时，也把一些对气象数据的分析给我看。这加深了可信程度，也使我便于进一步分析对应的问题。

如今秋我扩展了把水分循环次数可以用于各个具体地点的认识。从而强化了当地降水量与含水量的比值可以代表该地的水分循环的次数的认识（我就此分析了新疆和中国的对应数据，给了分布草图）。这使得人们在大量的数据分析时避免了乱取名而引起的概念混乱（2013年我就此曾经写过4个连载博客分析之）。

现在我在这些分析，认识和檀成龙给我的各地各个月份的降水量与水汽的关系公式的基础上提出“无效空中水”概念。

“无效空中水”概念

我把各地的当地空气柱中的水汽的一小部分称为“无效空中水”。即指这一部分空中水好像不卷入水分循环活动，它的具体数值可以用降水量-含水量的线性方程的常数项求得。

如某地的月平均降水量R与该月的空中水汽含量H很好地符合如下关系：R=AH-C

令H0=C/A，我把H0称为”无效空中水汽”，这样以上公式变成了

R=A(H-H0)

显然，空中水总量H减去了H0 ，即（H-H0），就是有效的空中水了。即当地各月的降水量与当地有效空中水是成正比例的。而且其各月的比例系数都是A。

194站平均	各月水汽压	各月降水量
	单位：hPa	单位：mm
一月	4.14	15.6
二月	4.7	21.7
三月	6.3	35.9
四月	9.11	55.3
五月	12.59	84.6
六月	17.15	116
七月	20.93	136.9
八月	20.16	119.8
九月	15.18	75.6
十月	10.38	45.7
十一月	6.84	23.4
十二月	4.7	12.7

这个表给出了大体代表我国大陆各地的各月的降水量R与水汽压力e的关系。其方程是R=7.0391e-15.602

它显然可以写为

R=7.0391（e-2.22）

我们就把2.22看作是中国各地各月的对降水不起作用的水汽压力。而水汽压力减去了它就是与降水量成正比例的水汽压力。

                               
登录/注册后可看大图

此前他分析了大量的气象站的降水量与水汽压力的对应数据。我认为这些分析是有物理意义和价值的。这里仅谈谈我对一部分气象站的降水量/水汽压力的各月值的对比情况的认识。

一些总的概括。檀成龙在博客http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-921473.html 中给出：对中国121个探空站1971～2000年的数据研究发现[2]，中国各地多年平均降水量P与空中水汽含量W拟合公式为

P＝44.385(W -2.66) R2=0.8293             ⑵

另外，对中国194个国际交换站1971～2000年数据研究他发现[3]，中国各地多年平均降水量P与地面水汽压E拟合公式为

P = 85.124（E -2.27），R2=0.8019                             ⑶

鉴于水汽压力基本与空中水含量是线性关系，所以以上的公式（概括了全国大陆的各地的情况）都表示降水量与空中水的良好关系，而且这个关系适用于全国大陆。

过去我曾经提示他，水汽压力或者含水量=0，在物理上是没有降水的，所以最好是公式中不包含常数项。

但是在我看了檀成龙给我的很多各个单站的降水量与水汽压力的分析数据关系图以后（例子见后），我感到以上公式中的常数项可能包含（提示了）一种物理含义。其物理含义，不妨与水库中的死库容（分析见后）对应。这样，该公式可以写成为下面的形式：

把P＝44.385(W-2.66)，写为P=44.385(W-W0),其中W0=2.66.

或者把P = 85.124（E -2.27）写为P = 85.124（E–E0）。

这里我们把W0,E0分别称为对应的空中水或者水汽压力的在促进降水方面不起作用“空中水分死库容”（不起作用的水分）。

这样作就对檀成龙提供的公式中的常数项的物理含义有了进一步的认可。

气象分析：其实大家都知道：空气中任何时刻都含有水汽或者说空中水。但是发生降水的，出现明显的水分循环现象的则仅是少数时间段（大约1/10的时间），即很多时刻空气虽然含义水汽但是它们不伴有降水现象，而只有水汽的数量超过了某一个界限值才产生降水。而W0就是这个界限值。所以把它类别于水库中的死库容是比较妥当的。

这样檀成龙给的公式的含义就是一定时间内的降水量与减去了空中水的死库容以后的含水量成正比例。

本地降水量与含水量的关系的提示

前面的分析是基于全国各地的年降水量与空中含水量的关系的分析。

下面的图是从100多张类似的图中单取出长江流域的宜昌气象站的情况。其数据应当是指当地多年的平均值的各月降水量与水汽压力的正相关情况。

                               
登录/注册后可看大图

显然这个图和给的公式都说明水汽压力大的月份，其降水量大。点子大多在一条直线附件。而且其R平方值达到了0.97，已经很接近1了。

檀成龙还给出了其他气象站的分析，多数与此类似，但是R平方值比较差一些。

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-940754.html 此文来自科学网张学文博客，转载请注明出处。