空中水周转次数n、周转期τ:空中水文学名词初集（7）

张学文，20190429

一个容量为W的水桶有一个出口和一个入口，其出水口在T时间内流出的水量是R。其入水口则在单位时间补充的水量也是R。这意味着水桶中的水量保持平衡。显然，这种情况下的R与W的比值(R/W)就是T时间内水分的周转次数n。

面对以上的模型，我们把水桶理解为地球大气，把W理解为空中水（可降水量），把R理解为T时间的降水量是妥当的。于是(R/W)，即降水量与可降水的比值，其物理意义就是空中水在T时间内的周转次数n了。

写为公式就是

n=R/W

就全球平均而言，其年降水量大约是1000毫米，而空中的可降水量是25毫米。由于(1000/25)=40，于是我们知道了全球全年（一年）平均空中水平均周转40次。也是从入口（蒸发量）补充40次。

既然一年平均空中水周转次数n是40次/年，所以水分在空中循环一次所需要的时间自然是(1/40)年。我们用τ表示，它是n的倒数，于是有

(w/R)=τ

可见知道了降水量与可降水量，我们对水分在空中的周转速度的认识深刻了一步。而(1/40)年就是9.1天（=365/40）。于是我们知道了空中水在空中大致滞留9天就以降水的形式返回地面。

以上的认识是在全球平均意义下分析可降水量、降水量的比值的物理意义的。即全球平均而言，空中水大约每年周转40次，或者说平均9.1天周转一次。

现在可以再问：这两个公式是否也可以用于各个地点，即我们用当地的年降水量、月降水量以及当地的年平均、月平均可降水量的数据代入前面的两个公式，是否可以？

我们说在比拟的意义下，这样做未尝不可（这忽视了各地的水汽交换，突出了本地的水分循环）。例如在博客http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-790142.html 中就对各个大洲的可降水量与降水量的比值作了分析，而获得了的下面的表。

各大洲的水分循环参数表（来自http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-790142.html 但是表的外观和公式、符号、数据格式等为配合本文而又修改和改进了）

另外，笔者曾经分析过中国的一些地点的冬季和夏季的情况http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-790142.html ，

我国一些地方冬、夏季的水分循环周期表[3]

从表中 可以看到在1月(冬季)我国多数地区的水分循环周期长,循环慢;而7月(夏季)就循环快,周期短。

由于云以及降水物（没有落地是雨滴等等）在空中的滞留时间与水汽对比起来小很多。这里的计算就忽略了它们。

以上获得的 空中水汽的周转时间或者周转次数都是气候平均值。实际具体的每次降水肯定与此有区别。但是这种气候平均值容易从可降水与降水数据的对比中求得。而计算每次的降水来源则目前难以分析。