关于露点温度计算的探讨（已知干球温度和相对湿度）

river

   （2021年9月11日更新新版图片，由于之前出图以后没有处理，导致上传论坛以后版面很难看。这次利用了一页多图，这样图片排列整齐有利于对比，顺便把所用的脚本进行更新，希望可以帮到大家，也希引起大家进一步思考。）
    家园里有很多关于露点温度计算的帖子，但是使用的公式都没有明确说明，而且有同一个人发的帖子，但是计算公式的系数上有差别，不清楚是什么问题。比如这个帖子http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=38232，提出了问题，但是最终也没有得出结论；另外还有这个帖子http://bbs.06climate.com/forum.p ... 0%B6%D4%CA%AA%B6%C8，其中三楼 兰北 同学给出了一个露点温度计算公式，但是不清楚出处，而且计算结果有问题，先不考虑；六楼 西风江南 给出了VC环境下的程序，应该是利用了迭代法，但是我能力有限，暂时还没想出怎么在GrADS脚本里实现。

   我自己又仔细看了看南信大高庆九老师的《天气学诊断分析》，里面有详细的关于温湿参量的计算公式，于是我就借助这个课件上的公式自己进行了相关公式的推导，最终也得到了一个露点计算的方法。（其实课件上也是说要通过迭代法计算露点温度，但是我试了半天算出来最大的能到35度，而且很大一个范围，所以应该还是有问题，后面再试试）；我还在一个Python画斜温图的脚本里找到了一个计算露点的公式，放在GrADS脚本里一起和 @笨笨不笨 @传说中的谁 一起作比较。所以就是目前一共有四种公式来计算露点温度。

现在我把以上几种计算方法计算得到的同一天同一时次的500/700/850/1000hPa的露点温度结果放在下面，供大家讨论：









从图中不难看出，其实四种方法计算出来的露点大同小异，整体趋势是一致的，个别细节有差异。而且越往高空差别越大，是因为越往高空温度越低，而低于冰点的露点计算本来就是目前的一大难点，所以不用太纠结。至于使用哪一种公式，如果是基本高于冰点的情况下的露点计算使用哪一种都一样，低于冰点的情况就需要稍微斟酌一下。个人感觉还是 传说中的谁 的公式计算出来的露点温度分布更均匀一些，不像前两个计算出来的个别地方特别密集！

最后就是期待有大神把迭代法计算露点的方法写进GrADS的脚本里！

下面是我使用的脚本，有问题请大家及时指出！

1. 'reinit'
   
2. 'open g:/ncep/2015/201504.ctl'
   
3. 
   
4. fig ='Td1 Td2 Td3 Td4'
   
5. 
   
6. lev.1=500;lev.2=700;lev.3=850;lev.4=1000;
   
7. 
   
8. tt=1
   
9. while(tt<=4)
   
10. 'set t 3'
    
11. 
    
12. 'set lev 'lev.tt''
    
13. 
    
14. *-------已知温度、相对湿度、气压计算比湿--------
    
15. 'define TC=TMPprs-273.16' ;*某高度层的摄氏温度℃
    
16. 'define TK=TMPprs' ;*某高度层的开氏温度K
    
17. 'define RH=RHprs' ;*某高度层的相对湿度Relative humidity%
    
18. 'define PRS=lev' ;*获得某层高度的气压hPa
    
19. *-------水面-------
    
20. if(TC>=-15)
    
21. 'AA=17.2693882'
    
22. 'BB=35.86'
    
23. endif
    
24. *-------冰面-------       
    
25. if(TC<=-40)
    
26. 'AA=21.8745584'
    
27. 'BB=7.66'
    
28. endif          
    
29. *-----冰水混合面----
    
30. if(-40<=TC<=-15)        
    
31. 'define AA=21.8745584+(17.2693882-21.8745584)/(-15-(-40.))*(TC-(-40))'
    
32. 'define BB=7.66+(35.86-7.66)/(-15-(-40.))*(TC-(-40))'
    
33. endif
    
34. *-----求饱和水汽压Tetens经验公式hPa--------
    
35. 'define ES=6.1078*exp(AA*TC/(TK-BB))'
    
36. ******水汽压hPa******
    
37. 'define e=ES*RH/100+1e-10'
    
38. 
    
39. *if(e<ES)
    
40. *'define TC=TC-0.05'
    
41. *'define ES=6.1078*exp(AA*TC/(TK-BB))'
    
42. *else
    
43. *'define td=Tc'
    
44. *endif
    
45. 
    
46. 'define td1=( (273.16-BB)*log(e)+1.80957*BB-494.3012 )/(AA-log(e)+1.80957)'
    
47. 
    
48. ******Use Bolton's (1980, MWR, p1047) formulae to find tdew****
    
49. 'define ratio=log(e/6.112)'
    
50. 'define Td2=(((17.67-ratio)*273.16+243.5*ratio)/(17.67-ratio))-273.16'
    
51.    
    
52. 'define td3=TC-((14.55+0.114*TC)*(1-0.01*RH) + pow((2.5+0.007*TC)*(1-0.01*RH),3) + (15.9+0.117*TC)*pow((1-0.01*RH),14))'
    
53. 
    
54. 'define td4=TC-((14.55+0.114*TC)*(1-0.01*RH) + pow((2.5+0.007*TC)*(1-0.01*RH),3) + (15.9+0.37*TC)*pow((1-0.01*RH),14))'
    
55. 
    
56. *******图形输出******
    
57. i=1
    
58. while(i<=4)
    
59. 
    
60. 'set lon 85 125'
    
61. 'set lat 30 55'
    
62. 'set mpdset cnworld'
    
63. 'set map 15 1 6'
    
64. *'set mproj scaled'
    
65. *'set parea 1 10 1 8'
    
66. 'set grads off'
    
67. 'set grid off'
    
68. 
    
69. 'set ylopts 1 5 0.15'
    
70. 'set xlopts 1 5 0.15'
    
71. 'set annot 1 5'
    
72. 
    
73. 'set vpage 0 11 0 8.5'
    
74. 'set grads off'
    
75. 
    
76. 'subplot_y 2 2 'i''
    
77. 
    
78. 'set ylint 5'
    
79. 'set xlint 5'
    
80. 
    
81. *'set csmooth on'
    
82. 
    
83. 'set gxout shaded'
    
84. *'set cthick 7'
    
85. *'set cstyle 3'
    
86. *'set ccolor 2'
    
87. 'set cint 5'
    
88. 'run G:\GrADS-NCL-colormakerV1.3\output\23colorsBlueToRed.gs'
    
89. 'd smth9(Td'i')'
    
90. *'cbarn 0.65 1 7.2 5'
    
91. 
    
92. 'set gxout contour'
    
93. 'set cthick 8'
    
94. 'set cint 5'
    
95. 'set ccolor 1'
    
96. *'set cstyle 1'
    
97. *'set clopts 1'
    
98. *'set clskip 1'
    
99. *'set clab masked'
    
100. *'set clab forced'
     
101. 'd smth9(Td'i')'
     
102. 
     
103. * draw the map
     
104. 'set mpdraw on'
     
105. 'set mpdset cnhimap'
     
106. 'set map 15 1 6'
     
107. 'draw map'
     
108. *'huanghe.gs'
     
109. *'rivers.gs'
     
110. 
     
111. * 'draw_figstr2 TL 1.0 Fig.'i''
     
112. figi=subwrd(fig,i)
     
113. 'draw_figstr2 TL 1.0 ('figi')'
     
114. 
     
115. i=i+1
     
116. endwhile
     
117. 'set string 1 c 7 0'
     
118. 'set strsiz 0.2 0.2'
     
119. 'draw string 5.5 8 'lev.tt'hPa Dewpoint'
     
120. *'cbar_interp 1 1 1 9.7 4.3'
     
121. 'gxprint G:\ncep\2015\pic\'lev.tt'.png x2400 y1854 white'
     
122. 'c'
     
123. tt=tt+1
     
124. endwhile
     
125. ;
     
126. 
     

复制代码

来自群组: 龙王山皇家气象学院

river

不知道图片怎么能弄成一排四个那样的呢@兰溪之水@言深深 @传说中的谁 @mofangbao

Amelia

谢谢楼主！先收着，还在学习阶段

四叶草

谢谢楼主分享！平时计算都是直接用文献里的公式，没深究

传说中的谁

一页多图啊，清风发过帖子的

river

传说中的谁 发表于 2017-3-27 11:39
一页多图啊，清风发过帖子的

我是说论坛发帖子这个功能只能按照原图片大小，不能进行其他排版操作好像······

xigua

先收藏再学习！

mofangbao

river 发表于 2017-3-27 11:56
我是说论坛发帖子这个功能只能按照原图片大小，不能进行其他排版操作好像······

你的原图太大了。。。

river

mofangbao 发表于 2017-3-29 12:51
你的原图太大了。。。

嗯，确实是。看后面有空的话弄小一点，或者一页多图可能更好

艾飞菲

mark