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中国空气柱位能的负指数分布公式

已有 3296 次阅读 2015-6-28 12:31 |个人分类:气候公式选集|系统分类:科研笔记|关键词:空气柱,位能| 位能, 空气柱

中国空气柱位能的负指数分布公式

张学文,2015/6/28

2015612日我利用哈尔滨的数据说明一个地点的空气柱中,不同位能的空气与其占有的空气质量服从负指数关系。http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-897433.html

后来又指出我国南方的海口数据也体现这种关系。于是我猜测其他地点的也应当如此,即这个负指数关系具有普遍适用性。

随后我又分析了8个我国的气象站1,7月的数据,它们进一步巩固了这个认识。它们的通用公式是

M=aexp(-bE)

下面是南京的例子

这里的E,M,a,b分别是单位质量空气具有的位能,空气的质量、a,b是两个参数,a与空气柱中的总的空气质量有关,b与质量的减少率有关。不同地点的公式外形是相同的,但是a,b的值不尽相同。下面用给出10个气象站的有关公式参数。

中国10个气象站的空气柱的位能分布公式参数

 

 

 

1

 

 

7

 

 

 

 

海拔(米)

系数a

衰减率b

R2

系数a

衰减率b

R2

1

北京

31.2

6926

-0.0135

0.9578

6845

-0.0132

0.9777

2

哈尔滨

171.7

6876

-0.0132

0.94

6876

-0.0132

0.94

3

喀什

1288

5665

-0.0122

0.9182

5405

-0.0116

0.9645

4

伊宁

662.5

5931

-0.0114

0.9824

5622

-0.0108

0.965

5

拉萨

3658

2130

-0.0053

0.4099

2678

-0.0082

0.6883

6

格尔木

2806

4611

-0.0112

0.8738

4397

-0.0106

0.9232

7

南京

8.9

6557

-0.0125

0.9802

6557

-0.0125

0.9802

8

兰州

1517.2

5401

-0.012

0.9101

5151

-0.0114

0.9574

9

成都

505.9

6113

-0.0122

0.9767

6113

-0.0122

0.9767

10

海口

14.1

6557

-0.0125

0.9802

6557

-0.0125

0.9802

 

我认为这10个气象站大体体现了全国的基本情况都差不多,它们都符合负指数关系。表中的海拔比较高的气象站的关系质量是比较差的,从分析看,这是由于我们的采样间距在高原与平原是相同的,但是高原空气少,于是就显得采样过分稀疏,而引起了公式质量偏低。哈尔滨、南京、成都、海口四个点的1月参数都与7月相同,说明在海拔低的地方一年四季的公式是相同的。如何理解这个气候现象,也许我在该博客中最后指出的说明是妥当的,即位能服从负指数关系可以在总位能不变,(信息)熵最大(最任性!)的假设下从理论上推导出来。它似乎也可以看作是大气的静力学平衡与空气服从气体状态方程的表现。




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