干空气、水汽的不同经向环流特征

张学文

干空气、水汽的不同经向环流特征

张学文，2024 06 09

气象学中有个名词就是所谓的纬向环流。它就是泛指围着地球纬圈流动的空气（西风带）。而气象学揭示对流层大气中自西向东流动的空气很多，几乎可以说向东移动是对流层空气的重要、主流特征。



既然大气中存在着明显的沿着纬圈运动的空气---纬向的气流，我们这里则有权力分析分析对称的“径向气流问题”。即沿着地图上的经圈做南北向运动的空气的情况问题。说简单了就是我们不妨分析地球上是否也存在跨越各个纬圈的盛行的纬向急流（北风急流，或者南风急流）问题。



地球上有明显的，或者说盛行的南北风吗？这是地球上存在盛行西风情况下的对称问题。这个问题的答案是，大气中虽然有南风，北风。但是大气环流中没有明显的持久的偏北风或者偏南风。很显然，如果地球上存在明显的（偏多的）北风，那么全球的空气都集中到北极去了，这显然是不可能的事。同理全球也不可能存在明显的南风，而且也不可能北半球北风（南风）多，南半球南风（北风）多！--是的，地球大气中可以存在明显的纬向环流（西风气流），但是地球大气是不可能存在明显的径向环流的。或者说地球中不可能有过多的北风或者南风。或者说南北向的干空气的流通量在任何纬圈上都需要相等（平衡，但是短时间，不同季节南北半球的大气质量略有差别）。



以上的分析、认识对干空气而言显然是合理、正确的。这也意味着在气候分析中，我们可以在每个纬圈建立干空气的南北通量都需要相等的方程式。--作为气候分析的约束，质量守恒的体现。



但是我觉得以上结论仅对干空气有约束力。对于空中水汽，可能就没有这种约束。我们知道空中水的数量与气温的关系很大，很冷的空气中含有的水汽很少（饱和水汽压力低）所以赤道、中纬度地区这些比较热的地区空气的水汽含量大而高纬度寒冷地区的空中水的水汽含量小。所以在大气的南北向流动中，它携带的水汽应当存在一个由热带地区向两级传送水汽的分量。即空中水应当具有明显的径向流（从热带流向北极、南极）。这应当是空气流动与水汽流动在纬圈视野下的重要区别。



从中低纬度过来的过多的水汽不会在空中堆积，它们应当变成为降水而离开高纬度的大气层。从而使得高纬度地区的空中水也保持平衡（由地面径流，洋流去平衡）。

所以我们应当明确



对于干空气跨越各个纬圈的气流的数量应当相等。即没有盛行跨纬圈流，（冬半年夏半年应当有少量的跨赤道气流）

对于水汽应当有可以存在跨纬圈向高纬度流去的水汽，而它们变成降水脱离大气层，而维持各个纬圈空中水总量的水分平衡。



跨纬圈流（或者称为径向流），应当成为气候分析对象！

如此分析空气与水汽纬向流，各位认为如何？



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