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第3章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的小结...

已有 2219 次阅读 2017-12-6 18:53 |个人分类:本地蒸发对水汽和降水的贡献|系统分类:科研笔记|关键词:本地蒸发,,西北,,空中水汽,,年降水量,,贡献,,研究| 西北, 贡献, 空中水汽, 年降水量, 本地蒸发

3章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的

本章小结、说明和推论“超深盆地调水增雨”充分可信的理由


一、本章的小结和说明

1、目录中论文[9]简称《一论》,论文[10]简称《二论》,其余与此类似。本章共10篇预应本论文(包括有研究思路缺少原始数据未完成的4篇),可分为三类,一是本地蒸发对西北4项空中水汽参数的贡献和推论,具体包括《一论》至《四论》;二是多年平均降水量与水汽参数的多元拟合研究和推论,具体包括《五论》至《九论》;三是《十论》,《十论》与前面其它论文的研究方法不同,它对同一地点不同时间气象参数进行研究,而其它论文对同一时期不同地点气象参数进行研究。

2、《一论》由两部分组成,一是本地蒸发对地面水汽压的贡献研究,其中的雨后蒸发对地面水汽压的贡献可以采用不同的统计样本进行重复性验证;二是根据特大规模调水并使沙漠全部变成绿洲以后、预估的地面水汽压推算受水区的年降水量。南疆东疆现状平均地面水汽压6.6hPa,特大规模调水沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后,南疆东疆多年平均地面水汽压有望增加2.5hPa达到9.1hPa,多年平均降水量有望达到573mm左右。

3、《二论》与《一论》类似,只是将《一论》的地面水汽压变成了《二论》的相对湿度。向南疆东疆特大规模调水沙漠全部变绿洲、下垫面有水可供蒸发以后,受水区相对湿度有望从45%增加20%达到65%左右,多年平均降水量有望达到577mm左右。

4、《三论》的研究思路与《一论》《二论》和《四论》不同,根据物质不灭定律进行研究,与《一论》《二论》和《四论》互补,相互印证,极大地提高了本章推论的可信度。新疆平均空中水汽含量现状10.0mm,向新疆特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后,空中水汽含量有望增加5mm达到15mm左右(如果年陆面蒸发量增加365mm的话,相当于本地水汽在超深盆地停留5日,直观可信),多年平均降水量有望增加到548mm左右。

5、计划中的《四论》研究思路与《一论》和《二论》完全相同。因为比湿的计算公式是q=622e/p,其中e为水汽压,单位hPap为大气压,单位hPaq为比湿,单位g/Kg。由《一论》可知雨后蒸发能明显增加南疆东疆的地面水汽压e,而大气压p的变化很小,所以,地面比湿q的变化主要决定于地面水汽压e的变化,预估雨后蒸发能明显增加南疆东疆的地面比湿q

6、《五论》至《九论》先进行多元拟合研究,再根据《一论》至《四论》对特大规模调水并使沙漠变绿洲以后、受水区4项水汽参数的预估数据推算年降水量。

7、《十论》对同一地点不同时间气象参数进行研究。虽然新疆各地历年降水量与水汽参数拟合的相关判定系数R2较小,但不能否定年降水量与地面水汽压和相对湿度都是正相关的客观事实,也不能据此否定多年平均降水量与4项水汽参数高度正相关的客观事实。对内流区来说,降水迟早要蒸发变成本地水汽,整个区域年降水总量越多,年陆面蒸发量越大;反之则相反。又因为在超深盆地本地水汽变成降水的比率比外来水汽变成降水的比率大得多、本地水汽是变成降水的优质资源(详见《在超深盆地变成降水的比率本地水汽是外来水汽的15》),所以,本地水汽越多,也就是年陆面蒸发量越大(实际的年陆面蒸发量可视为本地水汽多少的量化指标),年降水量越多;反之本地水汽越少,也就是年陆面蒸发量越小,年降水量越少。所以说内流区年降水量与年陆面蒸发量高度正相关且互为因果如果年陆面蒸发量是新疆年降水量的主要影响因素,地面水汽压和相对湿度只是次要影响因素,那新疆各地历年降水量与水汽参数拟合的相关判定系数R2较小就不难理解;二元拟合研究自变量的t值或者P值不满足要求也不难理解。年陆面蒸发量可能是新疆年降水量的主要影响因素,建议开展新疆各地历年降水量与年陆面蒸发量、地面水汽压和相对湿度的三元拟合研究。


二、水汽和空气在垂直方向的分布以及不同高度水汽压的计算公式

“一般来说,在垂直方向上,水汽含量随高度的增加而减少,这种向上减少的速度是很快的,大气中的水汽几乎全部集中在近地面10~12Km以下的气层中,往上几乎绝迹了。观测结果表明:在1.5~2Km高度上,大气中水汽的含量减少为地面的一半;到5Km高度,只有地面的1/10;再往高空去,水汽含量更少,到10Km以上就几乎绝迹了”。 空气的垂直分布是越靠近地面越稠密,越远离地面越稀薄,空气含量随着高度的增加而减少,空气含量向上减少的速度比较慢,水汽含量向上减少的速度快得多

不同高度水汽压的计算公式是e(z)=e(z0)*10^(-z/5000),不同高度水汽压与地面水汽压比值的计算公式为e(z) / e(z0)=10^(-z/5000),所以可计算得出表1。由表可知,当地面水汽增大时,离地面越远的高空水汽压增加的绝对值越小,反之则相反。

1  不同高度水汽压与地面水汽压比值的一览表

距地面高度/m

500

1000

1500

2000

2500

3000

4000

5000

不同高度水汽压与地面水汽压的百分比

79.4%

63.1%

50.1%

39.8%

31.6%

25.1%

15.6%

10%

地面增加2.5hPa,高空增加的水汽压/ hPa

1.99

1.58

1.25

1.00

0.79

0.63

0.39

0.25


三、为什么说本章的推论“超深盆地调水增雨”充分可信

1、由上一章的分析可知,多年平均降水量与4项水汽参数高度正相关,还能通过重复性验证,并且水汽与降水互为因果。

2、南疆东疆的降水基本上都不是大面积的系统性降水,降水履盖区面积大概介于几百至几千平方公里之间,雨后地面潮湿有水可供蒸发,致使降水履盖区地面水汽压明显增加,平均增量3.8hPa(详见《一论》的表1)。南疆东疆现状平均地面水汽压6.6hPa,向南疆东疆特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后,整个受水区100多万平方公里的下垫面每时每刻都有水可供蒸发,多年平均地面水汽压有望增加2.5hPa达到9.1hPa

3、向南疆东疆特大规模调水、沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后,地面水汽压有望增加2.5hPa,地面附近水汽增多,水汽向上运动,高空水汽增加,高空水汽压必然增加。按不同高度水汽压的计算公式,高空水汽压与地面水汽压增加的比例相同,地面水汽压增加2.5hPa,不同高度的水汽压增加的绝对值详见表1。不同高度的水汽压都增加,整个大气层的空中水汽增加,水汽变成降水的机率增加。

4、张学文等研究发现空中水汽含量与地面水汽压的拟合公式为W1.74eR2=0.9842式中,W为空中水汽含量,单位mme为地面水汽压,单位hPa。地面水汽压增加,空中水汽含量必然增加,所以,《一论》中本地蒸发对地面水汽压的贡献与《三论》中本地蒸发对空中水汽含量的贡献能相互印证。

5、向西北特大规模调水、沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后,西北的地面水汽压、空中水汽含量、地面比湿、相对湿度都增加,也就是空中水汽增加,所以年降水量必然增加,几篇论文预估的年降水量相差不大,都在570mm左右,互相印证。所以说超深盆地调水增雨的推论充分可信。预估的西北年降水量是沙漠全部变成绿洲以后的年降水量,如果调水规模较小、只有部分沙漠变成绿洲,那年降水量也会增加,但增量小一些,所以,570mm左右的年降水量是西北受水区期望的极限年降水量(类似于数列的极限)。

6、通过第2章和第3章的分析论证,可以说超深盆地调水增雨的推论充分可信。但回答不了达到预期年降水量需要多大的调水规模,有关调水规模的分析研究,在后续论文中有一些分析讨论。



附件:第3章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的目录

★★论文[9]  本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论一论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcwp.html

★★论文[10]  本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论二论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcwr.html

★★论文[11]  陆面蒸发对新疆空中水汽含量贡献的估算和推论三论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcws.html

论文[12]  本地蒸发对南疆东疆地面比湿贡献的估算和推论,四论……  (计划中,缺原始数据)

★★论文[13]平均降水量与地面水汽压和相对湿度的二元拟合研究,五论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcze.html

论文[14]降水量与地面水汽压相对湿度和海拔的三元拟合研究六论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczf.html

论文[15]  平均降水量与空中水汽含量和相对湿度的二元拟合研究,七论……(计划中,缺原始数据)

论文[16]  降水量与空中水汽含量相对湿度和海拔的三元拟合研究,八论……(计划中,缺原始数据)

论文[17]  平均降水量与地面比湿和相对湿度的二元拟合研究,九论……(计划中,缺原始数据)

论文[18]  新疆50多年降水量和水汽参数的变化趋势与拟合研究十论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczh.html

12电脑输出的多元回归分析结果中,衡量拟合公式优劣的4类指标

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczj.html

13、本章小结、说明和推论“超深盆地调水增雨”充分可信的理由,

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xe7l.html





http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-1088526.html

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