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空气湿度的多种表达指标:空中水文学名词(22)

已有 720 次阅读 2020-4-11 11:37 |个人分类:空中水文学名词19|系统分类:科研笔记| 空中水名词

 

空气湿度的多种表达指标:空中水文学名词(22

张学文,2020 04 11

空气里含有水汽,其水汽的多少或者说空气的潮湿程度的定量计量是重要环节。在气象学中,由于测量方法,实际需要的角度不同,人们对空气的水分,或者说潮湿情况的定量表达方法、指标也不止一种。这些不同的空气湿度指标各有特色,而且它们之间是可以互相换算的。不过这些换算有时需要提供另外的有关数据,如气温,气压等对应的数据参与计算。

依据经典气象学(也是基于经典的物理学),定量表达空气中气体状态的水分(水汽)数量的指标有

1.      水汽压力e:我们承认大气中含有水分(水汽),而这种水分自然具有一定的水汽压力。水汽压力大则表示空气中的水汽多。一般空气中的水汽压力大约在0到50百帕内。注意大气中的空气压力一般在01080百帕的范围内。水汽压力随高度的增加一般情况是迅速减少。鉴于空气里水汽压力不容易单独测量到。一般情况是先获得其他的湿度变量值,再根据需要换算为水汽压力。

2.      水汽的相对湿度f :一般认为空气中最大的水汽含量是水汽压力已经达到了该气温下的理论最大值饱和水汽压力(即由气温决定了水汽压力压力的最大值,而且这个温度-饱和水汽压力的关系可以由物理实验或者理论确定)。或者说该温度下如果水汽压力再大,它就变成为液体(如雨滴)或者固体的水分(如雪花)了,而不是增加水汽压力。我们把该空气的水汽压力e与该温度下的饱和水汽压力E的比值称为相对湿度。显然相对湿度为100%,表示实际水汽压力与该温度下的最大水汽压力相等。所以相对湿度为100%,是相对湿度的最大值。一般空气的相对湿度都达不到这个程度。

3.      露点温度Td:如果气温为T的空气里存在水汽,可它没有达到饱和的程度,我们在大气压力不变的条件下降低气温,那么水汽就逐步接近饱和。而一旦气温降低到水汽开始凝结的情况,我们就把此时的气温称为此空气的温度为露点温度。换言之,露点温度就当地空气在气压不变化而气温下降到出现水汽凝结现象时的气温。简而言之,露点温度就是此空气等压地降温到出现凝结时的温度。显然露点温度只能等于或者小于此空气块的气温。在这里人们用一种特殊的温度去表达了水汽的数量。

4.      温度露点差T-Td:是空气中的气温与露点温度的差值。此数值的最小值是0,它对应于空气已经饱和。温度露点差的值越大表示空气越干燥,即空气距离出现凝结现象的条件越远。多年来气象实践中对各个高空上的水汽的数量的表达,都是用温度露点差表示的。在各个高度上(或者说各个等压面上)的大气中温度露点差的值一般变化与030度(摄氏度)的范围内。在理论上,产生降水的湿空气中的温度露点差的值应当是零(饱和)。

5.      水汽密度a:即空气中每单位体积内的水汽的质量。其含义与物理学对密度的认识是一致的。鉴于这个数值在气象学中不容易直接测量。一般情况是用水汽的理想气体状态方程,从气温与水汽压力计算出水汽密度的值。

6.      比湿q:它是当地的空气中水汽的质量与空气的质量的比值。它也是从其他数据计算而求得的变量。不同地点、高度、时间的大气中比湿的数值不同。其最小值是零(不含水汽)其最大值一般小于千分之40。即1千克空气中含有的水分不多于40

7.      饱和差d:是指当地的空气气温对应的饱和水汽压力E与实际水汽压力e的差值,即d=E-e。显然它的单位与大气压力、水汽压力的单位相同,这个数值越大体现了空气距离饱和越远,空气越干。

空气中的水分(水汽)特征量表



空中水特征量名称

经常用的符号

常用单位

在大气中出现范围

1

水汽压力

e

hpa

0-50

2

相对湿度

f

%

0-100

3

露点温度

Td

-60-40

4

温度露点差

T-Td

0-30

5

水汽密度

ρv

g/m3

0-50

6

比湿

q

g/kg

0-40

7

饱和差

d

hpa

0-50

          其中的饱和差、温度露点差的值越大表示空气越是干燥--距离饱和越远。这两个值越接近0,其越接近饱和(含水量接近最大)                                                                    



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