从水汽压力计算全球空中水总量：蒸发，降水与水汽压力的关系之二

张学文

从水汽压力计算全球、中国空中水总量：蒸发，降水与水汽压力的关系之二

张学文，2016/4/14

1.       根据：依靠气象知识和前面的讨论（蒸发，降水与水汽压力的关系之一http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-969850.html），我们知道利用全球大气压力的平均值1013百帕，把它乘以地球的面积就获得了全球的空气总质量，5.1×1015吨。类似地，如果我们知道了全球全年的水汽压力的平均值，把它乘以全球的面积就获得了空中水的总质量了。即公式（5）中的水汽压力如果是全球平均值，那么求得的水汽质量也就是全球平均的单位面积上的水汽量。

2.       空中水对应15厘米厚的水层：可惜我没有全球水汽压力的平均值的数据，这里利用《空中水文学初探》一书中估量的全球全年水汽压力平均值是14.8百帕。利用http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-969850.html中的公式（5）,或者（6），获得全球平均的空中水数量是151千克/平方米，它相当于15厘米厚的水层。我们知道空气的质量相当于10米深的水层的质量，而空中水汽仅有15厘米，所以空中水大约占空气总质量的1.5% 。

3.       全球空中水7.71×1013吨：取地球面积为5.11×108平方千米，把它与151千克/平方米相乘，我们获得全球空中水的总质量是7.71×1013吨。这就是从全球水汽压力平均值计算出来的全球水汽总质量。

4.       我国12月的空中水数据：基于檀成龙先生转给我的中国194个气象站的多年个月平均水汽压力平均值，我们利用公式（6）计算我国12个月平均的水汽的数量（以液体水厚度表示，它见于下表）

中国各月空中的水汽平均水层厚度

（把空中水全部挤干，它形成的降水量mm，它在数值上也等于每平方米面积的水汽的质量的千克值）

中国194站平均	各月水汽压	水汽对应的厚度
月份	单位：hPa	mm，千克/平方米
一月	4.14	42
二月	4.7	48
三月	6.3	64
四月	9.11	93
五月	12.59	128
六月	17.15	175
七月	20.93	213
八月	20.16	206
九月	15.18	155
十月	10.38	106
十一月	6.84	70
十二月	4.7	48
中国年平均	11.015	112
附：全球平均	14.8	158

5.       比另外的计算结果大6倍：气象学中经典的计算空中水的方法是利用各个等压面上的比湿数据乘以对应的气层厚度再求和。这样做就需要有高空气象资料，但是这没有直接利用水汽服从静力学方程的关系。它是与这里的方法不同的计算方法。理论上这两个方法的结果应当相同。但是遗憾的是这里的方法获得的结果比从高空资料求和计算结果，大了6倍。从高空资料计算的全球水汽总量是1.3×1013吨，也仅是我们计算值的1/6.这是一个明显的矛盾。对此后面另外讨论。

本博客就讨论到此，下个博客要谈如果蒸发或者降水1毫米对空中水存量的影响有多大问题。

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