空中水的自行与随行特征（之二）

张学文，2014-6-18

l       前面在空中水的自行与随行特征（之一）  http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-804124.html   ，我们初步讨论了空中的水汽在垂直方向的运动中，其自行运动的成分占了2/3(指运行的行程)，仅有1/3行程属于随空气而运动。现在我们试图分析空中水汽在水平方向的总行程中，自行运动占有的比例。

l       应当说在气象学的经典认识下，水汽在空中的水平运动全是由于空气运动而引起的。即水汽在水平方向的随行运动距离占了其全部水平运动的百分之百。

l       笔者曾经在一些文章中提出了水汽存在相对于空气的运动问题（如在《空中水文学初探》一书第5章）这突破了原有的水汽运动模型。这才有了水汽在水平运动中的随行问题。

l       在新的水汽运动模型中，就水汽与空气的相对运动（也就是这里谈的自行运动）给出了计算公式。它指出如果环境空间中存在温度差、压力差、水汽含量的差、空气与水汽的受力差，那么就会形成水汽相对于空气的运动。

l       在上面提及的4种运动原因中，关于空间中水汽含量的差的因素在过去的气象学中是在近地面层中分析过（承认）的因素。空间的温度差可以引起水汽的相对运动是物理学中的所谓热扩散效应。但是传统气象学不理会水汽的热扩散问题。

l       如果水汽带电，而空气不带电，在地球电场中，水分子就因此而另外获得自行的运动。另外水平方向的气压差也导致水汽与空气的运动速度差。

l       目前不足的是这些分析虽然有了计算公式还没有具体量化到计算出引起的运动的数量级的程度。

l       应当明白我们目前很多关于空中水的输送量的计算文章所计算的水汽运动仅是水汽的水平方向的随行运动部分，而根本没有敢触及水汽的自行运动。

l       于是关于空中水相对于空气在水平方向的自行运动在其整个行程中占有的比例，还不好提出计算值。这些有待大家的进一步努力。笔者相信水汽在水平方向的自行运动的行程会在总行程中占也不低于10%的份额。

l       鉴于云体、雨滴、雪花在水平运动中基本是随空气而行（随行），而且它占空中水在空中的总时间中的比例很小，所以我们可以初步忽略它对总行程的贡献。

l       下表给出不同的空气平均运动速度在空中水存在不同天数时的随行距离，即把速度换算为这些天的行程的公理数。